2019 Fiscal Year Research-status Report
食事性刺激に起因するDNA変異に基づく多発性嚢胞腎症発症機序の検証
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18K11141
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
釘田 雅則 藤田医科大学, 疾患モデル教育研究サポートセンター, 講師 (50440681)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊本 海生航 藤田医科大学, 疾患モデル教育研究サポートセンター, 講師 (10469322)
吉村 文 藤田医科大学, 疾患モデル教育研究サポートセンター, 講師 (90466483)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多発性嚢胞腎症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多発性嚢胞腎症（PKD）は、遺伝性の腎疾患であり、腎臓をはじめとする複数の臓器に多数の嚢胞を形成する。病態発症の機序として、PKD責任遺伝子に対するツーヒット説が提唱されている。これは、PKDの責任遺伝子に生殖細胞由来の変異に加えて、体細胞由来の変異が加わり、両対立遺伝子が機能しなくなることによりPKDの病態が発症するという説である。本研究では、体細胞由来の変異がPKDの病態に影響するかを検証する。
多発性嚢胞腎を形成するモデル動物は多数あり、それぞれ責任遺伝子、遺伝様式、病態が異なる。本研究では、ヒトPKDの責任遺伝子PKD1とホモログな遺伝子がノックアウト（KO）されたPkd1 KOマウスを使用する。このマウスは、Pkd1 -/-では胎生致死であるが、Pkd1 +/-では約6ヶ月齢から嚢胞形成が見られ、遺伝様式の違いにより病態の進行速度が異なる。
このPkd1 KOマウスは嚢胞形成に時間がかかるため、初年度は動物の維持・繁殖および長期飼育がメインであった。今年度はそれらの動物の病態解析を行なったが、予想に反して嚢胞の数が少なく、またサイズも小さかった。PKDモデル動物の病態解析の問題点として、病態のバラツキがあげられる。PKDのモデル動物は、同じ飼育環境下でも、親が異なるとその病態が異なることがある。Pkd1 KOマウスの系統維持を行なっているうちに、病態の進行速度が遅い系統を選択した可能性がある。また、マウスの系統維持において、病態が軽いマウスが生き残る（優先的に繁殖される）というバイアスがかかった可能性がある。そこで、Pkd1 +/-と従兄弟関係にあるPkd1 +/+と交配を行い、病態にあえて、若干のバラツキを持たせるとともに、6ヶ月以上の長期飼育を行い、病態を解析することとした。現在は、長期飼育中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究を行うためには、常染色体優性のPKDモデル動物を使う必要がある。しかしながら、PKDモデル動物のほとんどは常染色体劣性であり、常染色体優性のPKDモデル動物はPkd1 KOマウスとCyラットのみである。本研究では、ヒトへの研究成果の応用を考慮し、ヒトPKD責任遺伝子のホモログな遺伝子をノックアウトしたPkd1 KOマウスを使用している。このマウスは、Pkd1 +/-において、6ヶ月齢から嚢胞が形成されると報告されている。しかしながら、当研究室にて維持されているPkd1 KOマウスは、6ヶ月齢でも、ほとんど嚢胞が形成されておらず、そのサイズも小さかった。そのため、兄妹交配ではなく、従兄弟交配を行い、それらの仔を6ヶ月以上長期飼育してから病態を解析することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
Pkd1 +/-マウスの長期飼育後、病態を解析する。腎臓の嚢胞上皮細胞から、DNAに変異が入っていると考えられるImmature tubule cellと正常なNormal tubule cellをレーザーマイクロダイゼッション法を用いて切り出す。切り出した細胞に対して、全ゲノム増幅を行い、Pkd1遺伝子の変異部分を解析する。
食事性刺激がPkd1遺伝子の体細胞由来DNA変異にどのような影響を与えるか、その変異が病態にどのような影響を与えるかを検証するために、カロリーは同一であり、飼料中の栄養比率のみを変えた各種飼料をPkd1 KOマウスに与える。その後、病態および責任遺伝子の変異部の解析を行う。
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| Causes of Carryover |
ヒトのPKDを理解するために、本研究ではPkd1 KOマウスを使用することにした。当初の予定では、Pkd1 +/-マウスは6ヶ月齢で嚢胞を形成するはずであったが、実際は嚢胞の数が少なく、そのサイズも小さかった。そのため、再度、Pkd1 KOマウスの交配および長期飼育を行うことになったため、使用金額が予定より少なくなり、次年度に回すことになった。次年度は、シークエンス解析および各種栄養比率を変えた飼料の購入などに研究費を使う予定である。
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