多層的モデルの解析に基づく老化と関連疾患の分子病態解明
| Project/Area Number |
20H00524
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
横手 幸太郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20312944)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 啓 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (10570616)
鈴木 佐和子 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (60400892)
前澤 善朗 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (80436443)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥45,630,000 (Direct Cost: ¥35,100,000、Indirect Cost: ¥10,530,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Fiscal Year 2020: ¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
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| Keywords | 早老症 / 老化メカニズム / マーモセット |
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| Outline of Research at the Start |
生活習慣病やがんなどの疾患が、加齢とともに増加する機序は不明である。本研究では、老化症状が促進し、糖尿病やがんを高率に合併する代表的な遺伝的早老症Werner症候群（以下、WS）に着目し、ヒトの老化と疾患の病態に迫る。早老症患者から作製したiPS細胞由来の間葉系幹細胞を用いてトランスクリプトーム・ゲノム・エピゲノム解析を行い、並行して、これまで存在しなかったWSの動物モデルを樹立すべく、ゲノム編集技術を用いてWRNノックアウト・マーモセットを作出する。このようにして、希少難病の病態解明を通して「早老症とヒトの一般的老化に共通する分子機序」を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）WS患者iPS細胞由来間葉系細胞における細胞老化の分子メカニズム解析: WS患者の皮膚線維芽細胞が継代早期から細胞老化をきたし、特に足部に比べ体幹の細胞において老化形質が顕著であり、臨床症状と合致することを明らかにした（Kato et al. Aging, 2021）。また、WS患者の末梢血細胞に山中４因子を導入して樹立したiPS細胞を間葉系幹細胞（MSC）へ分化誘導したところ、細胞増殖能の低下、P16などの老化関連マーカーやSenescence Associated Secretary Phenotype (SASP)と呼ばれる炎症性サイトカインの増加を認め、細胞老化の表現型が再現された。このWS-iPSC由来MSCとWRN変異を遺伝子編集技術により修復した同一背景のMSCを比較検討し、WSにおいて増減する複数のパスウェイを同定した。
２）早老症皮膚潰瘍・褥瘡モデルを用いたMSCの効果と機序解明: WSでは皮膚の細胞老化の促進に関連して難治性の皮膚潰瘍を四肢末梢に好発する。野生型マウスの皮膚潰瘍モデルにおいて、健常者由来のMSCを局所投与すると治癒が促進されるが、WS患者由来のMSCはむしろ治癒を遅延させることを見出し、蛋白発現アレイの解析から、一部の血管新生因子が患者由来MSCで減少していることが分かり、創傷治癒不全の原因であることが示唆された。
３）マーモセットを用いた早期老化モデル動物の作成: 非ヒト霊長類の早老症モデルとして、遺伝子編集技術Talenを用いたWrn KOマーモセットを作成中である。2020年度はTalen によりマーモセット受精卵のWrn遺伝子が破壊されることを確認し、この受精卵を仮親子宮へ移植、現在、２匹の雌が妊娠中である。今後、出産し、仔の遺伝子改変が確認されれば世界初のWrn KOマーモセットとなる。
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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
前述のように、WS患者iPS細胞由来間葉系細胞の早期老化メカニズム解明、早老症皮膚潰瘍・褥瘡モデルを用いたMSCの効果と機序解明、早老症マーモセットモデル作成の３プロジェクトそれぞれにおいて、新たな知見が得られ、モデル作成に不可欠なステップをクリアしつつある。網羅的遺伝子解析、エピゲノム解析についても一定の進捗が見られており、順調と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) WS患者iPS細胞由来間葉系細胞の解析：MSC の分化誘導過程において早期に老化徴候が顕在化することから、この継代老化の複数の時点で遺伝子発現解析やエピゲノム解析を行いメカニズムを解明する。Wrnは既報において、ヒストンメチルトランスフェラーゼであるSUV39h1やヒストンデアセチレースであるSirtuinと結合することが報告されており、Wrn欠損によりエピゲノム制御の異常をきたすことが示唆されている。このことからDNAメチル化の検索、RNA-seqデータとの統合解析を行う。また、AQ法を用いて精度の良いmicroRNAの網羅的解析を行い、WSにおいて発現変動するmicroRNAを同定し、統合解析を行う。
2)早老症皮膚潰瘍・褥瘡モデルを用いたMSCの効果：WS-MSCの機能を向上させるためにアジュバントとして配合すべき成分についての検討を行っている。一部のサイトカインが、WS-MSCとともに野生型マウス皮膚潰瘍に投与すると創傷治癒促進に資することが判明しつつあり、このようなサイトカインの同定を続行するとともに、他の分野ですでに施行されている再生医療や細胞治療の可能性についても実験レベルで検討していく。
３）マーモセットを用いた早期老化モデル動物の作成
現在、Wrn KO受精卵を移植した２匹の仮親の妊娠を確認済みであり、順調であれば本年７月頃にWrn KOマーモセットの出産を予定している。Talenを用いた遺伝子編集は受精卵に対するmicro injectionによって行っているが、割球の１細胞レベルのin vitroの解析では、良好にターゲッティングされていた。出生後、尾や皮膚のサンプルを採取しキメリズムの検証を行う。さらに白髪、白内障による視力低下、皮膚の変化、耐糖能異常や脂質代謝異常、サルコペニアや四肢の皮膚萎縮といった、一般的あるいは早老症特異的な老化症候の出現について経過観察、早老症モデルとしての妥当性を検証する。
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Report
(2 results)
Research Products
(29 results)
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[Journal Article] Fibroblasts from different body parts exhibit distinct phenotypes in adult progeria Werner syndrome2021
Author(s)
Kato H, Maezawa Y, Takayama N, Ouchi Y, Kaneko H, Kinoshita D, Takada-Watanabe A, Oshima M, Koshizaka M, Ogata H, Kubota Y, Mitsukawa N, Eto K, Iwama A, Yokote K.
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Journal Title
Aging (Albany NY).
Volume: 13
Pages: 446-461
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Once-Weekly Semaglutide in Adults with Overweight or Obesity2021
Author(s)
Wilding John P.H.、Batterham Rachel L.、Calanna Salvatore、Davies Melanie、Van Gaal Luc F.、Lingvay Ildiko、McGowan Barbara M.、Rosenstock Julio、Tran Marie T.D.、Wadden Thomas A.、Wharton Sean、Yokote Koutaro、Zeuthen Niels、Kushner Robert F.
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Journal Title
New England Journal of Medicine
Volume: 384
Pages: 989-1002
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Time gap between the onset and diagnosis in Werner syndrome: a nationwide survey and the 2020 registry in Japan2020
Author(s)
Koshizaka M, Maezawa Y, Maeda Y, Shoji M, Kato H, Kaneko H, Ishikawa T, Kinoshita D, Kobayashi K, Kawashima J, Sekiguchi A, Motegi SI, Nakagami H, Yamada Y, Tsukamoto S, Taniguchi A, Sugimoto K, Shoda Y, Hashimoto K, Yoshimura T, Suzuki D, Kuzuya M, Takemoto M, Yokote K.
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Journal Title
Aging (Albany NY)
Volume: 12
Pages: 24940-24956
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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