WOLFRAM症候群マウス作製と膵β細胞維持解明による新規糖尿病治療薬開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12357007
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 岡 芳知 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (70175256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 和眞 東北大学, 医学部付属病院, 助手 (60292215) ; 檜尾 好徳 東北大学, 医学部付属病院, 助手 (10282071) ; 片桐 秀樹 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00344664) ; 石原 寿光 東北大学, 医学部付属病院, 助手 ; 平井 完史 東北大学, 医学部付属病院, 助手 (80312578)
• Keywords: 糖尿病 / インスリン / 膵β細胞 / ウオルフラム症候群 / WFS1 / 小胞体 / ノックアウトマウス

Research Abstract

ウオルフラム症候群は、1型糖尿病と視神経萎縮を主徴とし、難聴や尿崩症を高頻度に合併する常染色体劣性遺伝病である。我々は、日本人3家系を主な解析家系とするポジショナルクローニングにより原因遺伝子を同定しWFS1と名づけた。WFS1は他の遺伝子・蛋白とホモロジーがなく、その機能は不明であるが、本症候群では、膵β細胞と一部の神経細胞の変性脱落が認められることから、膵β細胞やある種の神経細胞の維持・生存にきわめて重要な役割を果たしていると考えられる。我々は本研究により、WFS1ノックアウトマウスの作製に成功し、ホモ欠損マウスの脳および心臓より抽出したRNAを用いたRT-PCRにより、正常転写産物が欠損していることを確認した。WFS1ホモ欠損マウスには明らかな外見上の異常を認めず、正常対照マウスと同様に成長し、繁殖能を維持していた。オスのホモ欠損マウスにおいて10-16週齢より随時血糖の上昇が認められ始め、24週齢ではさらに高血糖を呈した。また、ホモ欠損マウスにおいて、膵インスリン含有量の著明な低下を認めた。我々は2001年にWFS1が小胞体の膜蛋白であることを報告したが、ホモ欠損マウスでは、β細胞におけるWFS1蛋白発現は認められず、またβ細胞数の進行性の減少とインスリン染色の減弱を認めた。一方、α細胞数がホモ欠損マウスでは増加するとともに、膵島中心にも存在するようになり、膵島の形体も分葉状になる傾向を認めた。このように、WFS1ホモ欠損マウスは、膵β細胞の進行性の脱落により糖尿病を発症した。これは、WFS1遺伝子異常のホモ接合体であるウオルフラム症候群患者の病態と同様であり、今回作製に成功したWFS1ノックアウトマウスは、本疾患の発症機構、さらにはWFS1の機能、特に膵β細胞維持機構の解明とこれをターゲットとする薬剤開発に資する優れたモデルである。

Research Products

• [Publications] Suzuki Y, Tsukuda K, Taniyama M, Atsumi Y, Matsuoka K, Oka Y: "Lipoma and sensory neuropathy in mitochondrial diabetes associated with tRNA mutation at position 3271"Diabetes Care. 25. 407-408 (2002)
• [Publications] Tanizawa Y, Nakai K, Sasaki T, Anno T, Ohta Y, Inoue H, Matuo K, Koga M, Furukawa S, Oka Y: "Unregulated elevation of glutamate dehydrogenase activity induces glutamine-stimulated insulin secretion : Identification and characterization of a GLUD1 gene mutation, and insulin secretion studies with MIN6 cells overexpressing the mutant GDH"Diabetes. 51. 712-717 (2002)
• [Publications] Nakazaki M, Kakei M, Ishihara H, Koriyama N, Hashiguchi H, Aso K, Fukudome M, Oka Y, Yada T: "Association of upregulated activity of KATP channels with impaired insulin secretion in UCP1-expressing insulinoma cells"J Physiology. 540・3. 781-789 (2002)
• [Publications] Yamasoba T, Goto Yu-ichi, Oka Y, Nishino I, Tsukuda K, Nonaka I: "Atypical muscle pathology and a survey of cis-mutations in deaf patients harboring a 1555 A-to G point mutation in the mitochondrial ribosomal RNA gene"Neuromuscular Disorders. 12. 506-512 (2002)
• [Publications] Suzuki Y, Suzuki S, Taniyama M, Muramatsu T, Ohta S, Oka Y, Atsumi Y, Matsuoka K: "Multiple cranial mononeuropathies with acetylcholine receptor antibody in mitochondrial diabetes"Diabetes Care. (in press). (2003)
• [Publications] Cryns K, Thys S, Van Laer L, Oka Y, Pfister M, Van Nassauw L, Smith RJ, Timmermans J-P, Van Camp G: "The WFS1 gene, responsible for low frequency sensorineural hearing loss and Wolfram syndrome, is expressed in a variety of inner ear cells"Histochemistry and Cell Biology. (in press). (2003)