| Project/Area Number |
22K16427
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
MORISHITA So 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (50860962)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥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)
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| Keywords | システム生物学 / シグナル伝達 / インスリン / Akt / 2型糖尿病 / 肥満マウス / 数理モデル / 選択的インスリン抵抗性 |
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| Outline of Research at the Start |
2型糖尿病の初期症状として，選択的インスリン抵抗性と呼ばれる現象が知られている．選択的インスリン抵抗性は，病態の発症に伴い，インスリンのシグナルがPI3K-Akt経路を介して血糖値低下作用には弱く伝わり，脂質合成には相対的に強く伝わるよう変化する現象だと考えられる．
本研究では，肥満マウス肝臓でのインスリン濃度を，シリンジポンプを用いて厳密にコントロールすることで，インスリン-PI3K-Akt経路の各分子が生体内でどのように応答するか測定する．さらに数理モデルを用いたシミュレーションにより，生体内に存在する”インスリンの波”への応答や，選択的インスリン抵抗性がどのように生じるのかを明らかにする．
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| Outline of Final Research Achievements |
We performed experiments and mathematical modeling to investigate the time course of the insulin-PI3K-Akt pathway in response to insulin stimulation in the liver of control and diet induced obesity mice. We found that insulin resistance, which decreases the effect of insulin, can be explained by a mathematical model in which the expression levels of specific proteins are reduced. We also observed a switch-like concentration response downstream of Akt molecule, and the mathematical model incorporating this response can partially explain selective insulin resistance in early manifestations of type 2 diabetes.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
システム生物学は，生命システムの持つダイナミクスを，数理モデルやシミュレーションを用いて明らかにする基礎生物学な興味から始まった分野である．本研究では健常及び，疾患の前発症段階とも言える肥満マウスモデルを用いて定量的な時系列データを取得し，システム生物学的解析を行った．疾患の発症過程を生命システムの変容ととらえることで，システム生物学を疾患の理解へと応用したことは学術的に意義深い．
また，選択的インスリン抵抗性の一端を数理モデルを用いて解明したことで，将来的にはより効果的なインスリンやインスリン製剤の投与方パターンのデザイン等につなげられる等，社会的な意義もある．
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