WOLFRAM症候群マウス作製と膵β細胞維持機構解明による新規糖尿病治療薬開発

• 研究課題/領域番号: 12357007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 代謝学
• 研究機関: 東北大学 (2001-2002); 山口大学 (2000)
• 研究代表者: 岡 芳知 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (70175256)
• 研究分担者: 高橋 和眞 東北大学, 医学部附属病院, 助手 (60292215) ; 檜尾 好徳 東北大学, 医学部附属病院, 助手 (10282071) ; 片桐 秀樹 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00344664) ; 石原 寿光 東北大学, 医学部附属病院, 助手 ; 平井 完史 東北大学, 医学部附属病院, 助手 (80312578) ; 谷澤 幸生 山口大学, 医学部・附属病院, 講師 (00217142) ; 湯尻 俊昭 山口大学, 医学部, 日本学術振興会特別研究員(PD) ; 佐々木 輝昌 山口大学, 医学部・附属病院, 医員(臨床) ; 竹田 孔明 山口大学, 医学部・附属病院, 医員(臨床) ; 松本 健 田辺製薬, 創薬研究所・薬効評価ユニット, 副ユニット長(研究職)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 40,700千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 6,000千円); 2002年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円); 2001年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円); 2000年度: 14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
• キーワード: 糖尿病 / インスリン / 膵β細胞 / ウオルフラム症候群 / WFS1 / 小胞体 / ノックアウトマウス / アポトーシス / 小胞体ストレス / ER(endoplasmic reticulum) / インスリン分泌 / 視神経萎縮 / endoplasmic reticulum

研究概要

ウオルフラム症候群は、1型糖尿病と視神経萎縮を主徴とし、難聴や尿崩症を高頻度に合併する常染色体劣性遺伝病である。我々は、日本人3家系を主な解析家系とするポジショナルクローニングにより原因遺伝子を同定しWFS1と名づけた。WFS1は他の遺伝子・蛋白とホモロジーがなく、その機能は不明であるが、本症候群では、膵β細胞と一部の神経細胞の変性脱落が認められることから、膵β細胞やある種の神経細胞の維持・生存にきわめて重要な役割を果たしていると考えられる。我々は本研究により、WFS1ノックアウトマウスの作製に成功し、ホモ欠損マウスの脳および心臓より抽出したRNAを用いたRT-PCRにより、正常転写産物が欠損していることを確認した。WFS1ホモ欠損マウスには明らかな外見上の異常を認めず、正常対照マウスと同様に成長し、繁殖能を維持していた。オスのホモ欠損マウスにおいて10-16週齢より随時血糖の上昇が認められ始め、24週齢ではさらに高血糖を呈した。また、ホモ欠損マウスにおいて、膵インスリン含有量の著明な低下を認めた。我々は2001年にWFS1が小胞体の膜蛋白であることを報告したが、ホモ欠損マウスでは、β細胞におけるWFS1蛋白発現は認められず、またβ細胞数の進行性の減少とインスリン染色の減弱を認めた。一方、α細胞数がホモ欠損マウスでは増加するとともに、膵島中心にも存在するようになり、膵島の形体も分葉状になる傾向を認めた。このように、WFS1ホモ欠損マウスは、膵β細胞の進行性の脱落により糖尿病を発症した。これは、WFS1遺伝子異常のホモ接合体であるウオルフラム症候群患者の病態と同様であり、今回作製に成功したWFS1ノックアウトマウスは、本疾患の発症機構、さらにはWFS1の機能、特に膵β細胞維持機構の解明とこれをターゲットとする薬剤開発に資する優れたモデルである。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki Y, Tsukuda K, Taniyama M, Atsumi Y, Matsuoka K, Oka Y: "Lipoma and sensory neuropathy in mitochondrial diabetes associated with tRNA mutation at position 3271"Diabates Care. 25. 407-408 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tanizawa Y, Nakai K, Sasaki T, Anno T, Ohta Y, Inoue H, Matsuo K, Koga M, Furukawa S, Oka Y: "Unregulated elevation of glutamate dehydrogenase activity induces glutamine-stimulated insulin secretion : Identification and characterization of a GLUDi gene mutation, and insulin secretion studies with MIN6 cells overexpressing the mutant GDH"Diabetes. 51. 712-717 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nakazaki M, Kakei M, Ishihara H, Koriyama N, Hashiguchi H, Aso K, Fukudome M, Oka Y, Yada T: "Association of upregulated activity of KATP channels with impaired insulin secretion in UCP1-expressing insulinoma cells"J Physiology. 540・3. 781-789 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yamasoba T, Goto Yu-ichi, Oka Y, Nishino I, Tsukuda K, Nonaka I: "Atypical muscle pathology and a survey of cis-mutations in deaf patients harboring a 1555 A-to G point mutation in the mitochondrial ribosomal RNA gene"Neuromuscular Disorders. 12. 506-512 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Suzuki Y, Suzuki S, Taniyama M, Muramatsu T, Ohta S, Oka Y, Atsumi Y, Matsuoka K: "Multiple cranial mononeuropathies with acetylcholine receptor antibody in mitochondrial diabetes"Diabetes Care. 26. 1318 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Cryns K, Thys S, Van Laer L, Oka Y, Pfister M, Van Nassauw L, Smith RJ, Timmermans J-P, Van Camp G: "The WFS1 gene, responsible for low frequency sensorineural hearing loss and Wolfram syndrome, is expressed in a variety of inner ear cells"Histochem Cell Biol. 119. 247-256 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Suzuki Y, Tsukuda K, Taniyama M, Atsumi Y, Matsuoka K, Oka Y: "Lipoma and sensory neuropathy in mitochondrial diabetes associated with tRNA mutation at position 3271."Diabetes Care 25. 407-408 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tanizawa Y, Nakai K, Sasaki T, Ohta Y, Inoue H, Matuo K, Koga M, Furukawa S, Oka Y: "Unregulated elevation of glutamate dehydrogenase activity induces glutamine-stimulated insulin secretion: Identification and characterization of a GLUD1 gene mutation, and insulin secretion studies with MIN6 cells overexpressing the mutant GDH."Diabetes 51. 712-717 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nakazaki M, Kakei M, Ishihara H, Koriyama N, Hashiguchi H, Aso K, Fukudome M, Oka Y, Yada T: "Association of upregulated activity of KATP channels with impaired insulin secretion in UCP1-expressing insulinoma cells."J Physiology 540. 781-789 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yamasoba T, Goto Yu-ichi, Oka Y, Nishino I, Tsukuda K, Nonaka I: "Atypical muscle pathology and a survey of cis-mutations in deaf patients harboring a 1555 A-to G point mutation in the mitochondrial ribosomal RNA gene."Neuromuscular Disorders 12. 506-512 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Suzuki Y, Suzuki S, Taniyama M, Muramatsu T, Ohta S, Oka Y, Atsumi Y, Matsuoka K: "Multiple cranial mononeuropathies with acetylcholine receptor antibody in mitochondrial diabetes."Diabetes Care 26. 1318 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Cryns K, Thys S, Van Laer L, Oka Y, Pfister M, Van Nassauw L, Smith RJ, Timmermans J-P, Van Camp G: "The WFS1 gene, responsible for low frequency sensorineural hearing loss and Wolfram syndrome, is expressed in a variety of inner ear cells."Histochem Cell Biol 119. 247-256 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Suzuki Y, Tsukuda K, Taniyama M, Atsumi Y, Matsuoka K, Oka Y: "Lipoma and sensory neuropathy in mitochondrial diabetes associated with tRNA mutation at position 3271"Diabetes Care. 25. 407-408 (2002)
• [文献書誌] Tanizawa Y, Nakai K, Sasaki T, Anno T, Ohta Y, Inoue H, Matuo K, Koga M, Furukawa S, Oka Y: "Unregulated elevation of glutamate dehydrogenase activity induces glutamine-stimulated insulin secretion : Identification and characterization of a GLUD1 gene mutation, and insulin secretion studies with MIN6 cells overexpressing the mutant GDH"Diabetes. 51. 712-717 (2002)
• [文献書誌] Nakazaki M, Kakei M, Ishihara H, Koriyama N, Hashiguchi H, Aso K, Fukudome M, Oka Y, Yada T: "Association of upregulated activity of KATP channels with impaired insulin secretion in UCP1-expressing insulinoma cells"J Physiology. 540・3. 781-789 (2002)
• [文献書誌] Yamasoba T, Goto Yu-ichi, Oka Y, Nishino I, Tsukuda K, Nonaka I: "Atypical muscle pathology and a survey of cis-mutations in deaf patients harboring a 1555 A-to G point mutation in the mitochondrial ribosomal RNA gene"Neuromuscular Disorders. 12. 506-512 (2002)
• [文献書誌] Suzuki Y, Suzuki S, Taniyama M, Muramatsu T, Ohta S, Oka Y, Atsumi Y, Matsuoka K: "Multiple cranial mononeuropathies with acetylcholine receptor antibody in mitochondrial diabetes"Diabetes Care. (in press). (2003)
• [文献書誌] Cryns K, Thys S, Van Laer L, Oka Y, Pfister M, Van Nassauw L, Smith RJ, Timmermans J-P, Van Camp G: "The WFS1 gene, responsible for low frequency sensorineural hearing loss and Wolfram syndrome, is expressed in a variety of inner ear cells"Histochemistry and Cell Biology. (in press). (2003)
• [文献書誌] Yamada T, et al.: "3-phosphoinostide-dependent protein kinase 1, an Akt1 kinase, is involved in dephosphorylation of Thr308 of Akt1 in Chinese hamster ovary cells"J Biol Chem. 276. 5339-5345 (2001)
• [文献書誌] Takeda K, et al.: "WFS1 (Wolfram syndrome 1) gene product : Predominant subcellular localization to endoplasmic reticulum in cultured cells and neuronal expression in rat brain"Hum Mol Genet. 10. 477-484 (2001)
• [文献書誌] Emoto M, et al.: "Troglitazone treatment increases plasma vascular endothelial growth factor in diabetic patients and its mRNA in 3T3-L1 adipocytes"Diabetes. 50. 1166-1170 (2001)
• [文献書誌] Okuya S, et al.: "Leptin increases the viability of isolated rat pancreatic islets by suppressing apoptosis"Endocrinology. 142. 4827-4830 (2001)
• [文献書誌] Suzuki Y, et al.: "Lipoma and sensory neuropathy in mitochondrial diabetes associated with tRNA mutation at position 3271"Diabetes Care. 25. 407-408 (2002)
• [文献書誌] Tanizawa Y, et al.: "Unregulated elevation of glutamate dehydrogenase activity induces glutamine-stimulated insulin secretion : Identification and characterization of a GLUD1 gene mutation, and insulin secretion studies with MIN6 cells overexpressing the mutant GDH"Diabetes. (in press).
• [文献書誌] Tanizawa Y et al: "Genetic analysis of Japanese patients with persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy. Nucleotide-binding fold-2 mutation impairs cooperative binding of adenine nucleotides to sulfonylurea receptor 1."Diabetes. 49. 114-120 (2000)
• [文献書誌] Yujiri T et al: "MEK kinase 1 gene disruption alters cell migration and c-Jun NH2-terminal kinas regulation but does not cause a measurable defectin NFkB activation."PNAS. 97. 7272-7 (2000)
• [文献書誌] Matsuo M et al: "Functional analysis of a mutant sulfonylurea receptor, SUR1-R1420C, that is responsible for persistent hyperinsulinemic hypoglycemia of infancy."J biol Chem. 275. 41184-91 (2000)
• [文献書誌] Takeda K et al: "WFS1(Wolfram syndrome 1) gene product : Predominant subcellular localization to endoplasmic reticulum in cultured cells and neuronal expression in rat brain."Hum Mol Genet. 10. 477-484 (2001)
• [文献書誌] 井上寛: "医学のあゆみ「Wolfram症候群原因遺伝子(WFS1)の同定」"メディカルレビュー社. 6 (2000)
• [文献書誌] 竹田孔明: "Diabetes Frontier"メディカルレビュー社. 6 (2000)