2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the mechanism of pancreatic beta-cell failure in diabetes using comparative biology-based approach
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21H02390
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
横井 伯英 京都大学, 農学研究科, 教授 (70311610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡村 匡史 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 実験動物管理室長 (00333790)
須山 幹太 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (70452365)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 疾患モデル / 糖尿病 / インスリン / 膵β細胞障害 / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、①膵β細胞障害の遺伝素因の同定、②膵β細胞障害の発症経路の同定、③ゲノム編集による候補変異の検証、④マウス・ラット・ヒトの比較生物学的解析による膵β細胞障害機構の解明について研究を遂行する。
今年度は下記の項目について研究を実施した。
① 膵β細胞障害の遺伝素因の同定：肥満糖尿病モデルZFDMラットと単純肥満モデルZFラットとの交配により作出した戻し交雑仔（N2）のうち肥満を呈するfa/faホモ型のオスのN2仔について、60週齢まで糖尿病の発症について観察を終了した。
② 膵β細胞障害の発症経路の同定：ZFDMラットおよびKK-Ayマウスについて、随時血糖値が正常な時期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時期に膵島を単離し、RNAシーケンス解析および量的PCR解析により遺伝子発現の経時的変化ならびに発現異常を示す遺伝子を同定した。
③ ゲノム編集による候補変異の検証：上記①および②から得られた膵β細胞障害への関与が疑われる1つの候補遺伝子（変異）について、ゲノム編集により野生型アレルへ置換し、膵β細胞障害が抑制されるか否かを検討している。
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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
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 膵β細胞障害の遺伝素因の同定：肥満糖尿病モデルZFDMラットと単純肥満モデルZFラットとの交配により作出した戻し交雑仔（N2）のうち肥満を呈するfa/faホモ型のオスのN2仔について、分担者の須山らが開発したSNPタイピングのプラットフォームを用いて約3万個のSNPの遺伝子型判定を行い、QTL解析または連鎖解析により糖尿病発症に関与する候補遺伝子座を同定する。さらに、須山らが開発したエクソーム解析（発現制御領域含む）のプラットフォームを用いて候補遺伝子座領域に存在する候補遺伝子（変異）を同定する。
また、別の糖尿病モデルLEA/Tohmラットのインスリン分泌不全病態を規定するラット第1染色体上のQTL領域について、上述のエクソーム解析のプラットフォームを用いてLEA/Tohmラットに特異的な候補遺伝子（変異）ならびにLEA/TohmラットとZFDMラットに共通する候補遺伝子（変異）を同定する。
② 膵β細胞障害の発症経路の同定：前年度に引き続き、ZFDMラット、LEA/Tohmラット、KK-Ayマウス、ihsマウスについて、随時血糖値が正常な時期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時期に膵島を単離し、RNAシーケンス解析により遺伝子発現の経時的変化ならびに発現異常を示す遺伝子を同定する。
③ ゲノム編集による候補変異の検証：上記①および②から得られた膵β細胞障害への関与が疑われる候補遺伝子（変異）について、ゲノム編集による検証を行う。候補遺伝子変異が劣性と考えられる場合は、ゲノム編集により野生型アレルへ置換し、膵β細胞障害が抑制されるか否かを検討する（レスキュー実験）。一方、候補遺伝子変異が優性と考えられる場合は、ゲノム編集によりノックアウトまたはノックダウンして、膵β細胞障害が抑制されるか否かを検討する。
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