膵ラ島β細胞ミトコンドリアを標的とする遺伝子治療の開発

• 研究課題/領域番号: 16659236
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 代謝学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鈴木 進 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (70216399)
• 研究分担者: 檜尾 好徳 東北大学, 病院・講師 (10282071) ; 石原 寿光 東北大学, 病院・助手 (60361086) ; 平井 完史 東北大学, 病院・助手 (80312578)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2005年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 糖尿病 / ミトコンドリア / ミトコンドリアDNA / 一塩基置換修復法 / Chimeric RNA / DNA / 膵ラ島β細胞 / インスリン / ガングリオシド抗体

研究概要

ミトコンドリアはDNA修復酵素系に富み,ダイナミックにミトコンドリアDNA (mtDNA)変異の修復を受けていることがわかってきた.mtDNA修復系の特徴から,Chimeric RNA/DNA oligonucleotidesの有効性が期待されている.海外共同研究者のd'Alarcao教授らはoligonucleotidesをアルキルトリフェニルホスホネート(APP)誘導体化すると,ミトコンドリア内へ効率よく集積することを発見した.本研究では,mtDNA変異を標的としたChimeric RNA/DNA oligonucleotidesを作成し,APPで誘導体化して,ミトコンドリア集積性を高めて,mtDNA変異を標的とする一塩基置換修復法を開発する.
1.ミトコンドリアDNAを分子標的とする特異的一塩基置換修復法の開発
ミトコンドリアDNA3243A/G変異を標的とするChimeric RNA/DNA oligonucleotidesを化学合成した.正常ミトコンドリアDNAと3243G変異DNAのmixtureをテンプレートとしたミトコンドリアDNA複製系に,Chimeric RNA/DNA oligonucleotidesを添加すると,容量依存性に3243G変異が修復されることが明らかにした.
2.化学合成Chimeric RNA/DNA oligonucleotidesのアルキルトリフェニルホスホネート(APP)誘導体化
Chimeric RNA/DNA oligonucleotidesを化学合成し,アルキルトリフェニルホスホネート誘導体(APP)による修飾が可能か,検討した.対照としたDNA oligonucleotidesに比べて,Chimeric RNA/DNA oligonucleotidesは,APP化修飾効率が対照の約20%と低いことが明らかになった.

研究成果

• [雑誌論文] Cell type-specific activation of metabolism reveals that beta-cell secretion suppresses glucagon release from alpha-cells in rat pancreatic islets. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi R, Ishihara H, et al.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 290・2
• [雑誌論文] Disruption of the WFS1 gene in mice causes progressive beta-cell loss and impaired stimulus-secretion coupling in insulin secretion. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishihara H, Takeda S, et al.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 13・11 ページ: 1159-1170
• [雑誌論文] Dissipating excess energy stored in the liver is a potential treatment strategy for diabetes associated with obesity. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki Y, Ishihara H, et al.
  • 雑誌名: Diabetes 54・2 ページ: 322-332
• [雑誌論文] Constitutively active PDX1 induced efficient insulin production in adult murine liver. (2005)
  • 著者名/発表者名: Imai J, Katagiri H, et al.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 326・2 ページ: 402-409
• [雑誌論文] WRN gene 1367 Arg allele protects against development of type 2 diabetes mellitus. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirai M, Suzuki S, Hinokio Y, et al.
  • 雑誌名: Diabetes Res Clin Pract 69・3 ページ: 287-292
• [雑誌論文] Genetic Variations at Urotensin II and Urotensin II Receptor Genes and Risk of Type 2 Diabetes Mellitus in Japanese. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki S, Wenyi Z, Hirai M, Hinokio Y, Suzuki C, et al.
  • 雑誌名: Peptide 25 ページ: 1801-1808
• [雑誌論文] Diabetes mellitus with mitochondrial gene mutations in Japan. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suzuki S
  • 雑誌名: Ann N Y Acad Sci 1011 ページ: 185-192
• [雑誌論文] Promoter polymorphism of SLC11A1 (formerly NRAMP1) confers susceptibility to autoimmune type 1 diabetes mellitus in Japanese. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takahashi K, Satoh J, Suzuki S, Matsuura N, et al.
  • 雑誌名: Tissue Antigens 63 ページ: 231-236
• [雑誌論文] Dissipating excess energy stored in the liver is a potential treatment strategy for diabetes associated with obesity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki Y, Katagiri H, Yamada T, Ishihara H, et al.
  • 雑誌名: Diabetes 54 ページ: 322-332
• [雑誌論文] Endoplasmic reticulum stress and N-glycosylation modulate expression of WFS1 protein. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi S, Ishihara H, Tamura A, Yamada T, et al.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 3325 ページ: 250-256
• [雑誌論文] Disruption of the WFS1 gene in mice causes progressive beta-cell loss and impaired stimulus-secretion coupling in insulin secretion. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ishihara H, Takeda S, Tamura A, Takahashi R, et al.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 13 ページ: 1159-1170