2021 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation of roles of ubiquitin-specific proteases in NAFLD/NASH pathogenesis using cell-specific gene-engineered mouse models
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21K06001
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| Research Institution | Rakuno Gakuen University |
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Principal Investigator |
北村 浩 酪農学園大学, 獣医学群, 教授 (80312403)
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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)
江口 暁子 三重大学, 医学系研究科, 特任准教授(研究担当) (00598980)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | NASH / NAFLD / 骨格筋 / ユビキチン / USP2 / 筋委縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）USP2欠損マウスを用いた検討：全身でUsp2遺伝子のエクソン3および４を欠損するUSP2欠損マウスにコリン欠乏低メチオニン高脂肪餌（以下、NASH誘導餌）を長期給餌したが、野生型マウスと比べ、握力、トレッドミル運動に対する持久力、肝臓や骨格筋（ヒラメ筋、腓腹筋）の重量に統計的に有意な差は認められなかった。肝臓、骨格筋の炎症性サイトカインの発現などもこれまでのところ両系統で有意な発現差がみられるものは見いだせていない。しかしながら、近年の報告にあるように、長期NASH誘導餌給餌時の肝腫瘍の発生はUSP2欠損マウスで低下した。
２）骨格筋選択的USP2欠損マウスを用いた検討：骨格筋選択的アクチンプロモーター制御下でCreを発現するドライバーマウスとUsp2遺伝子のfloxedマウスを交配し、骨格筋選択的なUsp2ノックアウトマウスを作成した。このマウスは繁殖や産仔数、摂餌量や体重増加は野生型マウスと明確な差はなかった。NASH誘導餌を2カ月給餌すると、野生型マウス同様に肝臓に脂肪滴を貯めこみ、NAFLDの病態を同様に示した。肝臓の線維化や炎症像にも差はなく、血液生化学的な指標にも差がみられるものは無かった。一方、骨格筋ではNASH/NAFLDに伴う握力や持久力に若干の低下傾向がみられた。この時、トランスクリプトミクスを行ったところ、両系統で顕著な発現変化を示す遺伝子はかなり限られていたが、一部の遺伝子が骨格筋のUsp2遺伝子の欠損で変動した。この中には培養骨格筋細胞の機能を変化させる分子が含まれていた。
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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
１）全身でUsp2遺伝子を欠損するマウスや、骨格筋選択的にUsp2を欠損するマウスでのNASH誘導試験を概ね実施できた。予備的検討時に、NASH誘導餌を給餌するとUsp2欠損マウスで骨格筋の異常がみられるという知見を得ていたが、個体数を重ねることで、結果が再現されないことが明らかとなり、その点では見通し通りの成果ではなかった。一方で、Usp2の欠損により発現変動する遺伝子を複数見出しており、これらが培養筋細胞の機能を変化させるという知見を得た。今後これら分子とUSP2の役割分担や関係を調べることで、NASH/NAFLDの肝臓・骨格筋の病態に対するUSP2の役割を当初、予定しなかった側面から明らかにできる可能性がでてきた。
２）NASH/NAFLDの個体におけるUSP2以外に発現変動するUSPを探索する作業に着手できた。実験スパンが長期にわたるためまだ結論に至っていないが、USP2以外にNAFLD/NASHの肝臓・骨格筋の機能を制御するUSPが見出せる可能性が高まった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）本年度に見出した、NAFLD/NASH時にUsp2欠損によって骨格筋で発現が変化する分子の中で、①特にUsp2欠損で誘導され、②骨格筋の機能維持に関わることが想定される遺伝子とのダブルノックアウトマウスを作成し、NASH時にUSP2がこの分子の筋機能維持能を修飾するかを明らかにする。
２）１）で調べるUSP2が制御する筋機能制御分子の発現制御機構を解明する。即ち、骨格筋細胞のUSP2の欠損が直接この分子の発現を制御するのか、いずれかのマイオカインやヘパトカイン、サイトカインを介して発現制御を受けるのかを検証する。また、この分子の発現制御に関わるタンパク質キナーゼを化学阻害剤を用いて調べる。一方で、USP2の制御するこの分子の骨格筋での作用分子機序については明らかでないことが多いので、この分子の欠損筋細胞を作成し、影響を受ける筋機能やタンパク質を検索する。
３）本年度全身でUsp2を欠損するモデルを用いた検討は、長期のNASH餌給餌に限定しており、早期の検討が不十分であった。最終的にUsp2の欠損マウスで肝臓がんの発生頻度が変化することも鑑み、早期の段階における肝細胞、肝星細胞、免疫細胞の数や組成、遺伝子発現パターンを調べる。
４）NAFLD/NASHを誘導し経時的に採材した視床下部、肝臓、骨格筋から発現変動するUSPを決定し、これらを欠損するマウスの作製に着手する。
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| Causes of Carryover |
１）マウスの繁殖効率が当初見込んだ寄り低く実験が進められなかった。
２）機関における実験動物施設の移動があり、実験計画が一部進められなかった。
３）予備検討と異なるデータが出たため、確認実験に時間を要し、本試験に入れなかったため。
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