2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of molecular basis of the onset of taste disorder based on pharmaco-genomics
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19H03818
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
重村 憲徳 九州大学, 歯学研究院, 教授 (40336079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
實松 敬介 九州大学, 歯学研究院, 講師 (70567502)
高井 信吾 九州大学, 歯学研究院, 助教 (30760475)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 味覚 / 味覚障害 / オルガノイド / 味覚障害発症薬剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
突発性味覚障害は、「味がしない、いつも苦い」などの症状を示し、生活の質だけでなく栄養状態も著しく低下させる。しかし、その発症機序はほとんど不明のため、治療法は亜鉛投与などの対処療法しかない。近年我々は、昇圧ホルモン・アンジオテンシンIIが塩味を抑制することを明らかにし、これが降圧剤による薬剤性味覚障害の原因である可能性に気づいた。そこで本研究では、逆の発想で、様々な薬剤の薬理作用と新三次元幹細胞組織培養法“味蕾オルガノイド”を切り口として原因分子を探索し、味覚障害発症の分子基盤を解明することを目的とした。本研究により味覚障害の新たな予防・診断・治療法の開発が期待される。今年度も昨年までに得られた結果について発展的に解析を行った。この結果、(1)抗不整脈薬フレカイニドの単回投与により、酸味特異的な味覚増強が生じ、この原因分子が酸味受容プロトンチャネルのオトペトリン1であることが明らかとなった。さらにフレカイニド長期投与により、味蕾オルガノイドの成長を有意に抑制することも分かった。これらのことがフレカイニドによる味覚障害の発症原因となっている可能性が示唆された。(2)苦味受容に関わる特異的分子を明らかにするために苦味・甘味特異的Gタンパク質ガストジューシン-GFPマウスの茸状および有郭乳頭の味蕾味細胞をもちいて単一細胞RNAseq解析を行った結果、ガストジューシン陽性細胞は5つのグループに分類できることが分かった。さらに苦味受容細胞でも茸状（舌前方）と有郭乳頭（舌後方）間で機能差がある可能性が示唆された。(3)その他、複数の薬剤(解熱鎮痛剤、高コレステロール血症治療薬、口腔乾燥保湿薬など)のターゲット分子が味細胞に発現していることが分子生物学的解析により見出され、現在その機能を明らかにするために味神経応答および味溶液摂取行動解析を進めている。
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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
in vitro系のマウス味蕾オルガノイドを用いた味覚障害誘発薬剤および標的味覚関連分子の絞りこみを終了し、次ステップである成体マウスをもちいた機能解析、つまり、味覚障害誘発性薬剤添加群と非添加群間において味覚感受性、形態変化や分子発現に差があることを、種々の薬剤について着実に見出している。具体的には、抗不整脈薬、口腔乾燥予防薬、解熱鎮痛剤と高コレステロール血症治療薬のターゲット分子のmRNAが味蕾に特異的に発現していることを網羅的な遺伝子発現解析により明らかにし、さらに味細胞マーカーに GFPを発現させた遺伝子改変マウスを用いた免疫組織化学解析により、ある特定の味細胞マーカーと共発現していることをタンパク質レベルで明らかにした。加えて、薬剤投与マウスはある特定の味質に対してその感受性を変化させていることを味溶液飲水行動実験および味神経応答解析により明らかに出来つつある。さらに、苦味受容に特異的に関与する遺伝子を明らかにするために、苦味・甘味特異的Gタンパク質ガストジューシン-GFPマウス単一細胞胞RNAseqトランスクリプトーム解析を行うことで新規の味覚障害発症メカニズムの探索を行い、ガストジューシン陽性細胞は5つのグループに分類できること、さらに苦味受容細胞でも茸状（舌前方）と有郭乳頭（舌後方）間で機能差がある可能性も示唆された。このガストジューシンの研究成果は既に論文発表している。以上のように、味覚異常の原因となり得る候補分子を複数明らかにし、その機能解析を行い、さらに新規メカニズムの探索にも着手していることから概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
1昨年度までに絞りこんだ候補薬剤とそのターゲット分子については、引き続き味覚研究ルーティーンを遂行する。具体的には、薬剤をマウスに投与し、味覚感受性の変化を行 動・味神経・味細胞の各レベルで詳細に解析する。行動応答では、薬剤投与後の味溶液に対するリック (舌出し回数)計測・嚥下観察から、特に味質特異的な摂食行動の変化があるか注目する。阻害剤や活性化剤も利用することでそのデータの信頼性を高める。また、行動解析後に行う味神経応答では、薬剤投与後の味神経における溶液に対する応答から、味覚感受性(特に苦味)に特異的な変化があるかを調べる。その後、舌を採取し、形態学的に、味蕾サイズ、味細胞数、候補分子と味細胞マーカーGFP発現の変化について解析を行う。味蕾オルガノイド解析でも同様に、薬剤添加による形態、遺伝子発現や産生物質量の変化をハイスループットかつ客観的に調べる。最終的には、候補遺伝子欠損マウスを購入またはCRISPR/Cas9システムにより作出し、その味覚感受性の変化を行動・味神経・味細胞の各レベルで詳細に解析することで機能を明らかにする予定である。
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[Journal Article] Gene expression profiling of α-gustducin-expressing taste cells in mouse fungiform and circumvallate papillae2021
Author(s)
Yamada Y, Takai S, Watanabe Y, Osaki A, Kawabata Y, Oike A, Hirayama A, Iwata S, Sanematsu K, Tabata S, Shigemura N.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 557
Pages: 206-212
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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