| 研究課題/領域番号 |
21K08577
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分54040:代謝および内分泌学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
南茂 隆生 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任講師 (50594115)
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| 研究分担者 |
小澤 純二 大阪大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座准教授 (80513001)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 遺伝・環境相互作用 / 肥満 / ２型糖尿病 / エピゲノム / ゲノム塩基配列 / 疾患感受性遺伝子 / マウス / クロマチン修飾因子 / 疾患感受性座位 / エクスポソーム / 遺伝素因 / 膵β細胞株 / 薬剤スクリーニング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
2型糖尿病（T2D）には成因に則した治療法が必要である。私達は、リスク環境下に飼育した自然発症T2DモデルKKマウスの膵島において、塩基配列多型に富む数千箇所のゲノム領域が特異なエピゲノム変化を示すことを見出した。近傍には膵β細胞機能上重要な遺伝子、T2Dとその関連疾患（高血圧・肥満）の疾患感受性遺伝子が豊富に存在しており、遺伝環境相互作用の関与が示された。本研究では耐糖能異常ヒト膵島のエピゲノム検討も行い、特異変化の背景となる塩基配列を同定する。また、ゲノム編集技術によりこの塩基配列を導入したT2Dモデルβ細胞を作製し、in vitroの系における病態解明と創薬スクリーニングの実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
近年における２型糖尿病患者数増加は著しく、世界的な生活習慣の変化など環境因子の関与が重要である。また、一卵性双生児の２型糖尿病発症一致率が高いといったエビデンスなど、遺伝素因の存在も認識されている。独居は２型糖尿病の発症リスクであるが(Diabetologia. 2021)、同様に、自然発症２型糖尿病モデルの雄性KKマウスを単独飼育すると糖尿病の発症が促進されることも知られている(J Takeda Res Lab. 1971)。ところで、このようなフェノタイプはKKマウス選択的に認められるため、環境因子の効果自体に遺伝素因が関与している可能性が想定された。私達は、膵島のH3K27ac ChIP-Seqを行い、活性のあるシス調節領域（プロモーター・エンハンサー）のエピゲノム状態を網羅的に観察し、糖尿病発症初期において単独飼育群と群飼育群（対照）の比較を行った。これにより、単独飼育群で減少するH3K27ac領域は、一塩基多型（SNV）やindelが豊富なゲノム領域に優位に存在しており、周辺にはGWASによる２型糖尿病・空腹時血糖の疾患感受性遺伝子が豊富に存在していることを見出した。その後はさらに詳細な検討を進め、単独飼育による減少H3K27ac領域にはMODYや２型糖尿病といったヒト糖尿病と関連する転写因子の結合配列が豊富に存在するものの、その多くにはSNV・indelとの重複が認められないことを見出した。以上から、環境因子・遺伝素因・２型糖尿病/空腹時血糖の感受性遺伝子・エピゲノム変化には相互の関連性があり（論文投稿中）、背景に特異な分子メカニズムの存在が疑われた。このため、単独飼育による膵島の発現変動遺伝子に着目し、原因となる機能的候補遺伝子としてクロマチン修飾因子の探索を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
マウスゲノムは多型に富んでおり、それらの機能は多岐にわたる可能性がある。糖尿病の病態面に関与する重要なゲノム多型について、有力な既知データの蓄積は十分ではない。エンピリックな推測をもとにした実験は多大な労力が必要となるにも関わらず、成果の期待は困難となる可能性もある。In silico解析を進める過程においては、従来の通説と異なり、多くの転写因子結合配列がSNVs/indelsによるmotif disruptionを受けないことは予想外の結果であった。このために慎重を期し、発現変動遺伝子の詳細な再検討を施行したことにより、より偏見の少ない観点から分子生物学的アプローチを行えるよう考慮した。結果として、研究の効率的な遂行に役立ったものと考える。
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| 今後の研究の推進方策 |
着目するクロマチン修飾因子の分子メカニズムを念頭に置くことにより、標的となる塩基配列を具体的に挙げることが可能になる。クロマチン修飾因子の機能抑制実験や機能獲得実験とともに、標的塩基配列のゲノム編集実験を組み合わせた検討を行う。これら結果を踏まえた上で、ヒトサンプルを用いた検討も加えて行く。
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