腸脳相関における糖代謝制御機構の解明

• Project/Area Number: 22K16020
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 木下 雅登 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (10913113)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 腸内分泌細胞 / Gfra3 / 腸脳相関 / 糖尿病 / 遺伝子改変マウス

Outline of Research at the Start

本研究は糖尿病の発症に関わる腸内分泌細胞（L細胞）のメカニズムを分子学的に解明することを目的とする。遺伝子改変マウスモデルを用いて個体レベルで糖代謝機構を解明することはヒトにおける病態の解明や治療法の新規開発となりうる。また、腸内分泌細胞は腸脳相関に関わるものであり、糖尿病だけではなく、意識に上らない知覚経路を解明するための情報基盤の構築に寄与することを期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

腸脳相関に関わる腸内分泌細胞（EEC）はGfra3/Ret遺伝子を発現することが当研究室の研究データより明らかとなったことを背景で述べた。Gfra3の全身のノックアウトマウスにおいてEECのサブタイプの数が減少し、肥満・耐糖能障害を呈する。EECにおけるGfra3遺伝子が重要であることを調べるために私はGfra3のコンディショナルノックアウトマウスを作成した。Gfra3のエクソン4の上流と下流にloxPを挿入し、ゲノムシークエンスおよびサザンブロット法により目的となる遺伝子座にノックインされていることを確認した。この作成したマウスと腸上皮特異的なCreマウスを掛け合わせEEC特異的なGfra3ノックアウトマウスを調べたところEECのサブタイプが減少し、EECにおけるGfra3発現がEECの数に寄与することが明らかとなった。また高脂肪食を与えても体重や耐糖能はコントロールと有意差はなく、EECにおけるGfra3発現は体重や耐糖能には関与しないことも明らかとなった。L細胞を遺伝薬理学的に操作するDREADDマウスの作成に難渋しており現在も交配・条件検討を進めている段階である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

L細胞特異的にDREADDを発現するマウスの作成に難渋し、時間を要している。原因としてCRISPR/Cas9システムでノックインする遺伝子座が長いことが予想される。現在は米国のジャクソンラボラトリーから既報で使用されたDREADDマウスを購入した。またGfra3の解析についてであるが、残念ながらGfra3 cKOマウスの交配・維持は原因不明ではあるがかなり難しい現状であり、詳細な検討をするためのN確保に時間を要している。今後IVFなどを駆使してNの確保に努める。

Strategy for Future Research Activity

Gfra3がL細胞を含め腸内分泌細胞の維持や分化に必要不可欠な要素であることが当研究で明らかとなった。同時にGfra3が腸内分泌細胞以外でどのような役割に関わるのかも研究する必要がある。解析を進めるとともに、理化学研究所マウスクリニックとの共同研究を行う予定であり、Gfra3 cKOマウスの表現型の網羅的な解析を行う。