CRISPR/Cas9法を用いたニューロン機能改変による概日リズム機構の解析

• 研究課題/領域番号: 16K15193
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境生理学(含体力医学・栄養生理学)
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 池田 正明 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80232198)
• 研究協力者: 熊谷 恵 ; 中島 芳浩
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 時計遺伝子 / 概日リズム / Bmal1 / 視交叉上核 / ゲノム編集 / うつ病 / うつ病モデル / CRISPR/Cas9 / 遺伝子ノックダウン / 振幅 / 周期 / 気分障害 / リズム振幅

研究成果の概要

死後脳研究では背外側前頭前野や前帯状皮質で、時計遺伝子の概日リズム性の発現が減弱化していたとの報告（Li et al, PNAS 2013)があり、うつ病に脳レベルで概日リズムの不全のあることが明らかにされた。本研究ではうつ病発症と関連する脳領域において概日リズムの振幅を低下させたうつ病モデルマウスを作出することを最終目標とした。作成に先がけて概日リズムの振幅を増強させる因子であるp160ファミリーのSRC1のノックアウト細胞を作出しリズム機能を解析したところ、SRC1のノックアウト細胞は、Bmal1およびPer2プロモーターリズムの振幅を低下させることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

概日リズムの機能が中枢神経系で減弱することは、感情障害の発症要因となることが想定されている。私たちは概日リズムの振幅を制御する因子を探索している。その過程でｐ160因子が振幅の増強に関わっていることを発見した。今回、この因子の発現を増強あるいは低下させたモデル細胞を作出し、概日リズム振幅の増減が細胞機能に及ぼす影響を解析した。今後はｐ160の機能を改変し、時計遺伝子発現リズムの振幅をうつ病発症と関連するとされる領域の神経細胞で減弱化させたマウスを作出し、中枢神経系におけるリズム振幅減弱化と感情障害との関連を解析する計画であり、これらの成果はうつ病の解明や新しい治療法開発につながると考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Cell-based screen identifies a new potent and highly selective CK2 inhibitor for modulation of circadian rhythms and cancer cell growth. (2019)
  • 著者名/発表者名: Oshima T, Niwa Y, Kuwata K, Srivastava A, Hyoda T, Tsuchiya Y, Kumagai M, Tsuyuguchi M, Tamaru T, Sugiyama A, Ono N, Zolboot N, Aikawa Y, Oishi S, Nonami A, Arai F, Hagihara S, Yamaguchi J, Tama F, Kunisaki Y, Yagita K, Ikeda M, Kinoshita T, Kay SA, Itami K, Hirota T.
  • 雑誌名: Science Advance 巻: 23 号: 1 ページ: 9060-9060
  • DOI: 10.1126/sciadv.aau9060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of Teneligliptin Effects on Transcriptional Activity of PPARγ in Cell-Based Assays (2018)
  • 著者名/発表者名: Takenaka Yasuhiro、Inoue Ikuo、Nakano Takanari、Ikeda Masaaki、Kakinuma Yoshihiko、Ikegami Yuichi、Shimada Akira、Noda Mitsuhiko
  • 雑誌名: 日医大誌 巻: 85 号: 2 ページ: 95-101
  • DOI: 10.1272/jnms.2018_85-15
  • NAID: 130006731178
  • ISSN: 1345-4676, 1347-3409
  • 年月日: 2018-04-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of molecular clock oscillations and phagocytic activity via muscarinic Ca2+ signaling in human retinal pigment epithelial cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikarashi R, Akechi H, Kanda Y, Ahmad A, Takeuchi K, Morioka E, Sugiyama T, Ebisawa T, Ikeda M & Ikeda M
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: ７ 号: 1 ページ: 44175-44175
  • DOI: 10.1038/srep44175
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cellular and molecular basis of chronotherapy for cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Ikeda, Megumi Kumagai, Yasutsuna Sasaki, Yoshihiro Nakajima, Ken-Ichi Fujita
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congr
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The 20th anniversary of the discovery of mammalian clock genes (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Ikeda, Megumi Kumagai
  • 学会等名: 第94回 日本理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular and cellular basis of chronotherapy for cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Ikeda
  • 学会等名: 7th Swiss Chronobiology Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ノーベル賞研究に貢献した時計遺伝子BMAL1の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 池田 正明
  • 学会等名: 第５回時間栄養科学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] がん分子標的薬の時間治療に向けて基盤解明 がん分子標的薬の時間治療に向けて基盤解明 がん分子標的薬の時間治療に向けて基盤解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 池田 正明 , 熊谷 恵 , 中島 芳浩 , 佐々木 康綱 , 藤田 健一
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会, 2018年3月30日（高松）
  • 招待講演
• [学会発表] 時計遺伝子発見と進歩- 発見20年を振り返って (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田正明、熊谷 恵
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 発表場所: 浜松市
  • 年月日: 2017-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 時計遺伝子発見と進歩-発見20年を振り返って (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田正明, 熊谷恵
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会, 2017年3月30日（浜松）
  • 招待講演
• [学会発表] 概日時計の分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田正明, 熊谷恵, 中島芳浩
  • 学会等名: 第44回日本毒性学会学術年会, 2017年7月10日（横浜）
  • 招待講演
• [学会発表] Role for p160 coactivators in amplitude of circadian oscillation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kumagai M, Nakajima Y, Ikeda M
  • 学会等名: Europian Biological Rhythms Society XV Cogress, July 30-August 3, 2017, Amsterdam
  • 国際学会
• [学会発表] 時計遺伝子の概日リズム性発現の振幅とコアクティベータの関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 熊谷 恵、千葉康、中島芳浩、池田正明
  • 学会等名: 第23回日本時間生物学会学術大会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2016-11-12
• [備考] 時計遺伝子Bma1
  • URL: http://www.saitama-med.ac.jp/uinfo/seiri2/Masaaki%20Ikeda2.html