2018 Fiscal Year Research-status Report

Identification of a novel gene causing cholesterol synthesis deficiency

Research Project

Project/Area Number	17K10044
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	菊池敦生東北大学, 大学病院, 助教 (30447156)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	仲川清隆東北大学, 農学研究科, 教授 (80361145)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	無毛症 / コレステロール合成経路 / 脂質代謝 / 新規病因遺伝子 / コンディショナルノックアウトマウス
Outline of Annual Research Achievements	コレステロール合成経路酵素欠損による先天代謝異常症では多発奇形に種々の先天性皮膚・毛髪異常を伴うものがある。しかし、コレステロール合成経路酵素の欠損症は未だ大部分の酵素でヒトでの報告がない。研究代表者は毛根炎を伴う先天性無毛症と多発奇形を呈した兄弟例のエクソーム解析からコレステロール合成経路酵素をコードする新規候補遺伝子Xを同定した。本研究では新規候補遺伝子Xが無毛症を伴う先天奇形症候群を引き起こす遺伝学的・機能的証明を試み、病態解明に加えて病因特異的治療の提案を目指す。１．【モデルマウスの病理組織学的解析】皮膚特異的ノックアウトマウスでは細胞間のタイトジャンクションの異常が電子顕微鏡による観察で明らかとなった。また、タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスでは表皮の錯角化を認め、患者の皮膚生検像と合致していた。２．【モデルマウス由来細胞による病態解明の試み】無毛症を始めとする患者での表現型を起こす病態の解明を目指し、関連パスウェイのシグナル伝達を解析した。前年度に作成した遺伝子Xの皮膚特異的ノックアウトマウスのうち、タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスからマウス胎児線維芽細胞を樹立し、タモキシフェンによる遺伝子欠損誘導後、Sonic Hedgehogパスウェィの分子の発現誘導を観察した。遺伝子欠損マウス胎児線維芽細胞と野生型で比較したが、本パスウェイの下流分子の発現には有意な差は認めなかった。３．【モデルマウスの治療】タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスを用いて、病因特異的治療として抗高脂血症薬や産物の補充を外用または内服として試みた。試行したいずれの薬剤・投与法においても無毛症は薬剤の有無にかかわらず生じた。しかしながら産物の経口補充を試みた際に耳介や尾部といった先端部にやや改善傾向が見られた個体があり、再現性を確認している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason １．無毛症を始めとする患者での表現型を起こす病態の解明前年度に作成した遺伝子Xの皮膚特異的ノックアウトマウスについて、病理学的検討を行い、一部は患者と合致する所見であることが明らかとなった。さらに関連パスウェイのシグナル伝達を解析した。タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスからマウス胎児線維芽細胞を樹立し、タモキシフェンによる遺伝子欠損誘導後、Sonic Hedgehogパスウェィの分子の発現誘導を観察した。遺伝子欠損マウス胎児線維芽細胞と野生型で比較したが、本パスウェイの下流分子の発現には有意な差は認めなかった。２．モデルマウスの治療タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスを用いて、病因特異的治療として抗高脂血症薬や産物の補充を外用または内服として試みた。試行したいずれの薬剤・投与法においても無毛症は薬剤の有無にかかわらず生じた。しかしながら産物の経口補充を試みた際に耳介や尾部といった先端部にやや改善傾向が見られた個体があり、再現性を確認している。３．遺伝学的証明遺伝子Xの変異が無毛を呈する遺伝学的証明には血縁関係のないさらなる症例の同定が必要である。申請者の検索・照会では同定されなかったが、遺伝子Xの変異による無毛症症例が平成30年度に相次いで報告され、結果として遺伝学的証明がなされた。
Strategy for Future Research Activity	遺伝子Xの変異による無毛症の表現型が平成30年度に相次いで報告され、申請者の仮説を証明する形となった。しかしこれらの先行論文はもっぱら患者の臨床症状の報告にとどまっており、この表現型を取る病態の解明はほとんどなされていない。実際モデル動物による再現や病態の解析は全く行われておらず、また罹患組織・臓器での代謝ブロックの証明もされていない。申請者の研究はこれらの点において新規性があり、今後は速やかな論文化を図ることを優先事項とする計画である。
Causes of Carryover	実験試薬等の効率的使用に努めた結果、次年度使用額が生じた。引き続き試薬や消耗品の使用が効率的となるように心がける。次年度使用額と翌年度分はこれまでの試薬・消耗品、情報収集のための学会参加に加え、論文投稿関連費用や成果発表のための学会などの参加費用に当てる予定である。