2020 Fiscal Year Research-status Report

Usefulness of Basigin as a novel therapeutic target for diabetic kidney and liver diseases

Research Project

Project/Area Number	20K08632
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	小杉智規名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (90584681)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	前田佳哉輔名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (00836306) 佐藤由香名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (60846864) 加藤規利名古屋大学, 医学部附属病院, 病院講師 (90716052) 門松健治名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (80204519)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ベイシジン / 乳酸 / ピルビン酸 / ミトコンドリア / TCA回路
Outline of Annual Research Achievements	Basigin(Bsg)は乳酸やピルビン酸の細胞内輸送を促進する。乳酸やピルビン酸はエネルギー恒常性の維持に不可欠であるが、過剰な細胞内取り込みは臓器障害の原因となる。研究代表者らは、Bsgの欠損はピルビン酸や乳酸のTCA回路への取り込みを抑制し、代償的なATP産生に働く脂肪酸ベータ酸化によるケトン合成を促進する、更に、高脂肪食負荷時にBsgの欠損は肝臓や腎臓の障害抑制、耐糖能異常やインスリン抵抗性の改善を示すという知見を得ている。しかし、Bsgを治療標的とした治療応用には未だ至らない。本研究は、「Bsgが何に制御され、尿細管のどの部位に作用し、更にどの程度、乳酸やピルビン酸の細胞内輸送に関与するのか」、「糖尿病性腎・肝疾患に対して、Bsgは有効な新規治療標的となりうるか」を学術的「問い」とする。そこで、超微細針を利用した新規イオン化法とタンデム質量分析計を用い、①レプチン-Bsg axisにより取り込まれた乳酸・ピルビン酸の追跡とエネルギー産生効率の解析、②Bsgが尿細管のどの部位に作用し、エネルギー産生に関与するか、更に安定化修飾された人工核酸医薬を用いて③Bsgの抑止は過剰摂取による糖尿病性腎・肝疾患に対して治療効果を示すか、という事を明らかにする。実際に、研究期間内に、下記について検証を行う。 ①Bsgは何に制御され、どの程度、乳酸やピルビン酸の細胞内輸送に関与するか。 ②新規技術PESI/MS/MS法によりBsgが尿細管のどの部位に作用し、エネルギー産生に関与するか(治療標的部位決定を目的として検討）。 ③高脂肪食負荷モデルに対する人工核酸医薬の治療応用。 ④ヒト糖尿病における腎Bsg発現と腎尿細管局所の内因性代謝物の相互関係について。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 最初の課題である「Bsgは何に制御され、どの程度、乳酸やピルビン酸の細胞内輸送に関与するか。」に関して、13C3標識されたピルビン酸と乳酸を安定同位体として作成し、肝細胞への取り込みを検証した。Static metabolomicsの腎臓尿細管細胞や肝細胞への結果と同様に、13C標識のCarbonの取り込みに関して、TCA回路の中間代謝産物、糖新生系物質はbsg遺伝子欠損マウスにて有意に現象を認めていた。糖新生系については、glucose-6-phosphateやFructose-6-phosphateなどの物質についてbsg遺伝子欠損マウスではほとんど認めなかった。これらから、②「新規技術PESI/MS/MS法によりBsgが尿細管のどの部位に作用し、エネルギー産生に関与するか(治療標的部位決定を目的として検討）」、および, ③「高脂肪食負荷モデルに対する人工核酸医薬の治療応用」の検証に移行している。
Strategy for Future Research Activity	予定された検証を進めるが、Bsg遺伝子欠損マウスにおける脂肪酸ベータ酸化からケトン合成経路の活性化について、ミトコンドリア呼吸の観点から、最大酸素消費量と呼吸商の検証を追加する。また、腎臓、肝臓へのアミノ酸やエネルギーの供給経路として、骨格筋や褐色脂肪細胞についても検討を行う予定である。