2020 Fiscal Year Annual Research Report
遺伝子量バランスの崩壊とヒト疾患発症メカニズムに関する解析
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19H03457
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田村 勝 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, チームリーダー (50370119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
綾部 信哉 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 専任研究員 (10633563)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 染色体異常疾患 / トリソミー / 遺伝子量補正 / モデルマウス / ４番染色体長腕部分重複症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々の体が正常に発生・機能する為には、決められた量の遺伝子が発現する必要がある。その破綻は疾患につながる。遺伝子量に注目すると染色体異常疾患のモノソミーやトリソミーがその例となる。このモノソミーやトリソミーは、遺伝子の量的過剰、もしくは不足が原因で 症状が出現すると漠然と考えられているが、その実態の多くは不明である。時にハプロ不全 が原因であるとされている疾患モデルに他の変異を導入することにより、その表現型が消失 する事例が存在する。この事は、単なる遺伝子の量的過剰や不足が症状発症の原因ではない事を意味している。本申請研究課題は、ヒト疾患・4番染色体長腕部分重複症(4q+)をモデルに、染色体異常疾患の表現型発症の本質を見いだすことを目的とする。具体的には、複数遺伝子間の量的バランスの崩壊が染色体異常疾患症状の原因であることを立証する。4q+における骨形体異常原因遺伝子を同定、その機能を明らかにし、頭骨低形成メカニズムを解明する。
解析2年目は、これまでに我々が4q+で頭部形態異常の鍵となるHand2、及びHand2遺伝子と相互作用するRunx2遺伝子に関して遺伝子改変動物を中心に解析を進めた。具体的には国際標準マウス表現型解析法に則った網羅的表現型解析パイプラインを用いて約400項目の解析パラメーターについて解析した（一部継続中）。また、Hand2の頭蓋骨形成に関する機能を明らかにすることを目的として領域特異的Conditional KOマウスを作製、その解析を行った。その結果、Hand2はmature osteoblastよりも前の段階で頭蓋骨形態形成に関与している可能性が考えられた。Rim4:HmgB2ダブル変異体の解析では、頭部表現型の回復が今の所見られていない。現在、更にN数を増やしてその検証を行うと共に他の遺伝子の関与も視野に解析を進める計画である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和2年4月に新型コロナウィルスに関する緊急事態宣言が発令された。我々が所属する理研・バイオリソース研究センターでは、飼育担当者や研究者の人命を最優先とすることにより週に数名程度を除いて全員の在宅勤務体制が敷かれた。その為、実験のみならず、凍結ストックが無い一部のマウス系統を除いたマウスの飼育自体が制限された。この為に作製途中だった変異体等は精子凍結保存等のストックに回し、緊急事態宣言解除後に解析個体復元・再生産の措置を取らざるを得なかった（解析予定だったダブルノックアウトヘテロマウスなどの骨サンプルは、幸い前倒しでサンプリングを実施できた）。IVF等を駆使して系統の復元、解析のスピードアップ等を図ったが、施設利用者やBRCでの業務に関わるマウス系統の復元など生殖工学的手法利用者が殺到した為、当初の予定よりは復元、ダブル、トリプル変異マウス作製に時間を要した。その結果として計画の遅れが生じた。作製できたマウス変異体に関しては、X線CTや新規開発造影剤等のイメージング技術を駆使することにより、高速、かつ高精細な解析を行い、解析の遅れをある程度取り戻すことができた。国際標準表現型解析パイプラインによるHand2やRunx2の網羅的表現型解析に関しては、検査個体の作製し直しで遅れはしたものの解析3年目の初期に解析結果を得られるスケジュールを立てることができた。現在、順調に解析を進めていると共に、これまで我々が予想していなかった表現型の検出に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析からHand2がosteoblast precursor期以前の段階で頭蓋骨形態形成に関与する可能性が出てきた。そこで現在解析を行っているmatured osteoblast特異的Hand2 KOマウスの詳細な解析を継続するとともに、osteoblast precursor特異的にHand2 をノックアウトし、その変異マウスの詳細な解析を行う。この解析からHand2遺伝子の骨形成に関する機能が明らかにできることが期待できる。HmgB2:Rim4ダブルKOヘテロマウスやHmgB2:Runx2ダブルKOヘテロマウスの解析から、HmgB2遺伝子は4q+の頭部形態異常に関与していない可能性が出てきた。真にHmgB2のコピー数異常が頭部形態異常に関与するか否かを確定するためにHmgB2 KO:Rim4ダブル変異マウスやHmgB2 KO: Hand2 KO: Rim4トリプル変異マウス、HmgB2:Runx2ダブルKOヘテロマウスの詳細な解析は継続するが、4q+モデルマウスであるRim4でコピー数が増加している遺伝子の中にHand2と共に4q+の頭部形態異常に関与する遺伝子が含まれていることは間違いない。これまでの遺伝子発現解析の情報からいくつかの候補を既に得ているので、それら遺伝子に焦点を絞り解析を行う。時には解析のスピードアップのためにRim4に直接ゲノム編集を行い、4q+の頭部形態異常に関与する原因遺伝子を同定する。
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[Journal Article] Targeting oxytocin receptor (Oxtr)-expressing neurons in the lateral septum to restore social novelty in autism spectrum disorder mouse models.2020
Author(s)
Horiai M., Otsuka A., Hidema S., Hiraoka Y., Ryotaro H., Miyazaki S., Furuse T., Mizukami H., Teruyama R., Tamura M., Bito M., Maejima Y. and Shimomura K. and Nishimori K.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 10
Pages: 22173
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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