2018 Fiscal Year Annual Research Report
新規ラットモデルを用いた糖尿病遺伝素因と病態発症・進展機構の解明
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18H02364
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
横井 伯英 神戸大学, 医学研究科, 特命准教授 (70311610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須山 幹太 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (70452365)
波多野 直哉 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (10332280)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 糖尿病 / 疾患モデル / 遺伝素因 / 病態発症機構 / オミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖尿病の克服は重要な課題であるが、これまでの研究にもかかわらず個々人が保有する遺伝素因ならびに病態発症・進展機構については不明な点が多い。糖尿病などの多因子疾患の遺伝素因や病態発症・進展機構の解明には動物モデルを用いた解析が有力な手段となる。本研究は、研究代表者らが新規に確立した肥満・糖尿病モデルZucker fatty diabetes mellitus（ZFDM）ラットを対象として、交配実験、SNPタイピングおよびエクソーム解析による疾患候補遺伝子の同定を行うとともに、病態発症の鍵となる膵島に着目してmRNAシーケンス解析とメタボローム解析による代謝障害の経時的変化の解明ならびにプロテオーム解析による異常修飾タンパク質の同定を行うことにより遺伝素因と病態発症・進展機構を明らかにすることを目的とする。平成30年度は以下の研究を行った。
1) ZFDMラットとZFラットの交配実験：肥満・糖尿病モデルZFDM系統のオスfa/fa個体と肥満モデルZF系統のメスfa/+個体を交配してF1仔を作出し、次いでF1のオスfa/fa個体とF1のメスfa/+個体の交配によりF2仔を作出した。F2仔のうちオスfa/fa個体について60週齢まで体重と血糖値の測定および糖負荷試験により糖尿病関連の表現型データを取得中である。
2) 膵島のmRNAシーケンス解析とメタボローム解析による代謝障害の経時的変化の解明：随時血糖値が正常な8週齢および随時血糖値の上昇とともに耐糖能異常が顕在化する12週齢のZFDMラットおよび対照のZFラットから膵島を単離し、次世代シーケンサーを用いたmRNAシーケンス解析により遺伝子発現プロファイルを獲得した。主成分分析、判別分析、パスウェイ解析等により病態発症・進展に関与する候補遺伝子を特定中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ほぼ計画通りに進行しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 糖尿病遺伝素因の解明：既に作出したF2仔のうちオスfa/fa個体について60週齢まで体重と血糖値の測定および糖負荷試験により糖尿病関連の表現型データを取得する。F2仔の脾臓から抽出したゲノムDNAを用いてSNPタイピングにより全ゲノムに散在する3万個のSNPについての遺伝子型を取得し、上記で取得した表現型データとともにカイ自乗検定や量的形質遺伝子座（QTL）解析により糖尿病発症に関与するゲノム領域および疾患候補遺伝子を同定する。さらに、ZFDMラットとZFラットのエクソーム解析により疾患候補遺伝子におけるZFDMラットに特有の変異を同定する。
2) 膵島代謝障害の経時的変化の解明：すでに獲得した8週齢と12週齢のZFDMラットおよび対照のZFラットから単離した膵島の遺伝子発現プロファイルの解析から病態発症・進展に関与する候補遺伝子を抽出する。また、上記と同時期の膵島を用いたメタボローム解析により代謝プロファイルの経時的変化を明らかにするとともに病態発症・進展に関与する代謝物・代謝経路を特定する。さらに、上記候補遺伝子や代謝物・代謝経路について、膵β細胞株を用いてsiRNAによるノックダウン、CRISPR/Cas9システムによるノックアウト、活性化剤・阻害剤などによりインスリン分泌や細胞増殖・維持における機能的役割を検討する。
3) 膵島プロテオーム解析による異常修飾タンパク質の同定：ZFDMラットと対照のZFラットから単離した膵島を用いて、抗O-GlcNAc抗体を用いた免疫沈降によりO-GlcNAc修飾タンパク質を抽出し、質量分析計を用いたプロテオーム解析によりタンパク質を同定する。両系統間でO-GlcNAc修飾の相違が認められたタンパク質について、上記2)と同様に膵β細胞における機能的役割を検討する。
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[Presentation] 肥満糖尿病の膵島におけるインクレチン応答性障害―オミクス解析による検討―2018
Author(s)
速水智英, 横井伯英, 日高志保美, 川畑綾子, グプルジャン ゲニ, マヒラ アシム, 高橋晴美, 神谷英紀, 清野 裕, 中村二郎, 清野 進
Organizer
第61回日本糖尿病学会年次学術集会
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