2型糖尿病の高リスク疾患関連遺伝子による新しい病態―栄養・寒冷環境との関連―

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K11785
• Research Institution: Kyorin University
• Principal Investigator: 市川 弥生子 杏林大学, 医学部, 教授 (90341081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 粟崎 健 杏林大学, 医学部, 教授 (60359669)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 2型糖尿病 / 疾患関連遺伝子 / TBC1D4 / GLUT4 / ショウジョウバエ / 飢餓耐性 / 寒冷ストレス

Outline of Annual Research Achievements

北極圏で生活するイヌイットにおいて、2型糖尿病の発症リスクが高いTBC1D4遺伝子バリアントが同定された。先行研究にて、イヌイット以外では世界的に稀少なTBC1D4遺伝子バリアントを有する日本人を、当科の日本人1家系および国内のバイオバンクで見出した。本研究では、日本人におけるその臨床病態を明らかにし、独自に作出したショウジョウバエモデルを用いてTBC1D4/plxの機能を明らかにすることを目的に解析を行った。
日本人のバイオバンク（東北メディカル・メガバンク機構：ToMMo)から、新たに分譲された8名の試料・臨床情報を用いて、臨床遺伝学的解析を行った。8名とも当該バリアントのヘテロ接合体であった。当科で見出した日本人1家系の発端者は冬期になると状態が悪化しやすい傾向がみられたため、夏期と冬期の血液検体を用いてリピドーム解析を行なった。夏期と冬期との間で変動がみられた代謝物質について、今後、病態との関連を検証していく。
ヒトにおけるTBC1D4バリアントと飢餓および寒冷ストレスの関係を明らかにするためにショウジョウバエplx変異体およびplx過剰発現個体を用いて、飢餓耐性ならびに温度ストレスが与える活動量への影響について解析を行なった。その結果、plx変異体は飢餓耐性が低い傾向にあることが示され、plx過剰発現個体は飢餓耐性がやや強い傾向があることが示されたが、plx変異ならびに過剰発現による低温および高温における活動性の変動については顕著な異常は見られなかった。今後、飼育時の栄養条件や概日リズムを考慮に入れて解析を行うことで、今回得られた結果を検証して行く。また、plx変異体およびplx過剰発現個体を用いた解析においては利用した系統の遺伝的背景が結果に大きく影響していると考えられるため、新規の変異体の作出や実験系の改良を行なうことでこの問題の克服をはかる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2型糖尿病の発症リスクに関与するTBC1D4の特定の遺伝子バリアントを持つ日本人を、当科の日本人1家系、さらに国内のバイオバンク（ToMMo）において13名見出している。当科でフォローしているホモ接合体患者については、夏期と冬期に採取した血液検体を用いてリピドーム解析を行ない、時期で変動する代謝物を見出した。
TBC1D4 のショウジョウバエオルソログである plx 遺伝子と飢餓耐性ならびに温度ストレスの関係を明らかにするために、ショウジョウバエ活動モニター(DAM: Drosophila activity monitor)を用いた活動の定量的解析を、plx変異体ならびにplx過剰発現個体を用いて行ない、plx遺伝子と飢餓耐性ならびに温度ストレスの関係を調べた。また、今後の解析のために、血糖量を計測する系を確立した。

Strategy for Future Research Activity

1. TBC1D4 遺伝子バリアントを持つ日本人の臨床遺伝学的解析・病態解析
当科が見出した日本人1家系の臨床情報に、東北メディカル・メガバンク機構(ToMMo)からの新たな分譲情報を加えて、日本人における臨床データベースを構築していく。当科のホモ接合体患者のリピドーム解析で変動がみられた代謝物質については、症状変化時や、寒冷期に適時採血を行い、病態との関連を検証していく。
２．ショウジョウバエにおけるTBC1D4 オルソログのplxの分子機構の解析
plx 遺伝子と飢餓や温度ストレスの関係を明らかにするために、様々な飼育条件（低栄養・過剰栄養、概日リズム阻害）で飼育したplx変異体ならびにplx過剰発現個体を用いて、飢餓や温度ストレスが個体の運動活動、生存そして血糖に与える影響を解析する。さらに、組織・細胞種特異的なplx遺伝子のノックダウンや過剰発現を行い、plxが機能する組織・細胞種を特定する。plx変異体を用いた解析結果を再確認するために、ショウジョウバエの野生型系統として汎用的に用いられている系統(CS系統)においてゲノム編集により新規のplx null 変異体を作出して解析を行う。

Causes of Carryover

当初予定していた遺伝子組換えショウジョウバエの作成について、実験結果を受けて計画を変更する必要があり、その作成に遅延が生じたため次年度使用額が生じた。