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遺伝子改変マウスの涙液分泌維持メカニズムに着眼した唾液分泌不全の新治療戦略

研究課題

研究課題/領域番号 21K17219
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分57080:社会系歯学関連
研究機関朝日大学

研究代表者

長瀬 春奈  朝日大学, 歯学部, 助教 (40888799)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード唾液分泌不全 / 外分泌 / RNA-Seq / AQP5 / 低分子量Gタンパク質Cdc42 / 涙液増加 / RNAシーケンス / 唾液腺 / 涙腺 / RNAシーケンス解析 / RNA-Seq解析 / Cdc42
研究開始時の研究の概要

唾液腺の萎縮に伴う唾液分泌機能の低下は、むし歯を引き起こし、噛む・飲み込む機能も低下させるため、唾液分泌機能の維持に向けた研究が社会的に求められている。
申請者は老化した唾液腺の状態を模倣するため、遺伝子操作により唾液腺や涙腺が萎縮するマウスを作製した。このマウスの外分泌能を解析したところ、唾液分泌量が低下する一方で、涙液の分泌量は維持 (むしろ増加) することが明らかとなった。本研究では、分泌能を失う唾液腺と分泌能を維持する涙腺を比較することで、外分泌能の維持に関わる新たな分子標的を発見することを目的とした研究である。

研究実績の概要

網羅的遺伝子発現解析(RNA-Seq)により遺伝子操作前後の唾液腺と涙腺を比較するため、臓器が萎縮し分泌の差が認められる条件を検討した。腺房細胞特異的なCdc42ノックアウト(KO)4週間後の唾液腺および涙腺において、臓器重量の減少と腺房細胞におけるアポトーシス性の細胞死の増加が認められ、腺腔構造は太く膨らみを持つ構造に変化していた。次に、同KO条件でピロカルピン刺激後の唾液および涙液分泌量を比較したところ、唾液分泌量の有意な減少と涙液分泌量の有意な増加が認められた。これらから、Cdc42KO4週間のRNAをRNA-Seqに用いた。検出した遺伝子から水分泌に連動した挙動を示す因子を選出した結果、fold-change(FC)比(Cdc42KO群/対照群)が涙腺で増加し、且つ、耳下腺(漿液性唾液分泌を担う唾液腺)で-2以下に減少する15因子と、反対に涙腺で減少し、且つ、耳下腺で2以上増加する21因子が選出された。これらは、細胞周期、細胞死、細胞骨格形成、神経伝達などに関わる遺伝子や詳しい機能が知られていないlncRNAであった。検出した遺伝子がどのような生物学的機能を持つかを抽出するGO解析を行ったところ、高度に変動する因子として輸送、脂質・糖の代謝に関わる遺伝子が挙がった。中でも三大唾液腺と涙液で分泌変動と正方向の挙動を示した因子に脂質代謝に関わるAwat2と、負方向の挙動を示した因子に脂質代謝・糖代謝・輸送に関わるMup5が選出された。次に、水分泌に重要なAqp5遺伝子は水分泌と一致した方向に変動したため、その性状を評価した。AQP5タンパク質の発現量は耳下腺KO群で減少し、反対に涙腺KO群で増加した。免疫染色により局在解析をした結果、耳下腺では腺房、涙腺では腺房と導管の両方に局在するAQP5は、Cdc42KOの残留した腺房細胞上で増減していることが明らかになった。

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

教育エフォートの増加と妊娠・産休のために当初の計画より実験時間が十分にとれず、Aqp5以外の因子についての性状解析ができなかったため、「やや遅れている。」とした。

今後の研究の推進方策

選出した遺伝子の定量PCRから、KO群-対照群間で有意な差が認められる因子を見出す。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Loss of Cdc42 in Exocrine Acini Decreases Saliva Secretion but Increases Tear SecretionーA Potential Model of Exocrine Gland Senescence2023

    • 著者名/発表者名
      Nagase Haruna、Shitara Akiko、Ohno Yuta、Satoh Keitaro、Kashimata Masanori
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 24 ページ: 17220-17220

    • DOI

      10.3390/ijms242417220

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Retinal damage alters gene expression profile in lacrimal glands of mice2022

    • 著者名/発表者名
      Ohno Yuta、Yako Tomohiro、Satoh Keitaro、Nagase Haruna、Shitara Akiko、Hara Hideaki、Kashimata Masanori
    • 雑誌名

      Journal of Pharmacological Sciences

      巻: 149 号: 1 ページ: 20-26

    • DOI

      10.1016/j.jphs.2022.02.007

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 腺房細胞特異的Cdc42欠損マウスにおける涙液と唾液の分泌システムの相違2023

    • 著者名/発表者名
      長瀬春奈, 大野雄太, 佐藤慶太郎, 柏俣正典, 設楽彰子
    • 学会等名
      第65回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Loss of Cdc42 in exocrine glands decreases saliva secretion, but increases lacrimal fluid secretion2023

    • 著者名/発表者名
      Haruna Nagase, Yuta Ohno, Keitaro Satoh, Masanori Kashimata, Akiko Shitara
    • 学会等名
      Salivary Glands and Exocrine Biology, Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Arginase 1 may regulate the lacrimal and saliva secretion in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ohno, Keitaro Satoh, Haruna Nagase, Akiko Shitara, Tetsuji Nakamoto, Masanori Kashimata
    • 学会等名
      Salivary Glands and Exocrine Biology, Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 上皮極性形成に必須のCdc42は唾液と涙液の分泌において反対の役割を果たす2022

    • 著者名/発表者名
      長瀬春奈, 大野雄太, 佐藤慶太郎, 柏俣正典, 設楽彰子
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 唾液腺と涙腺におけるCdc42は、上皮細胞の極性形成において同一の役割を果たすが、分泌機構においては反対の役割を担っている2022

    • 著者名/発表者名
      長瀬 春奈, 大野 雄太, 佐藤 慶太郎, 柏俣 正典, 設楽 彰子
    • 学会等名
      日本薬理学会 96回年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 低分子量Gタンパク質Cdc42は耳下腺と涙腺で異なるメカニズムによりAQP5発現量を制御する2022

    • 著者名/発表者名
      長瀬春奈, 大野雄太, 佐藤慶太郎, 柏俣正典, 設楽彰子
    • 学会等名
      第64回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 耳下腺と涙腺におけるCdc42が媒介する分泌機構の違い2022

    • 著者名/発表者名
      長瀬春奈, 大野雄太, 佐藤慶太郎, 柏俣正典, 設楽彰子
    • 学会等名
      第34回唾液腺談話会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 低分子量Gタンパク質Cdc42はRhoAをネガティブに制御し、唾液腺腺房細胞の形成を促進する2022

    • 著者名/発表者名
      設楽彰子, 長瀬春奈, 大野雄太, 柏俣正典
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会 年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 代謝を介したアルギナーゼ1の外分泌調節の可能性2022

    • 著者名/発表者名
      大野 雄太, 長瀬 春奈, 佐藤 慶太郎, 設楽 彰子, 中本 哲自, 柏俣 正典
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス耳下腺導管の脂肪酸輸送体FAT/CD36発現の唾液分泌への関与2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤慶太郎, 大野雄太, 長瀬春奈, 柏俣正典, 安達一典
    • 学会等名
      第96回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス唾液分泌評価に供するピロカルピン皮下投与の用量に応じた中枢応答性2022

    • 著者名/発表者名
      大野雄太, 佐藤慶太郎, 長瀬春奈, 佐藤元, 溝口尚子, 野﨑一徳, 村本和世, 安達一典, 柏俣正典
    • 学会等名
      第66回日本唾液腺学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス耳下腺における脂肪酸輸送体CD36の発現と唾液分泌への関与2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤慶太郎, 大野雄太, 長瀬春奈, 柏俣正典, 安達一典
    • 学会等名
      第64回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス唾液腺・涙腺におけるアルギナーゼ1の外分泌能調節メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      大野雄太, 長瀬春奈, 佐藤慶太郎, 設楽彰子, 中本哲自, 柏俣正典
    • 学会等名
      第64回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マウスの唾液分泌評価に供するピロカルピン用量の中枢への影響2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤慶太郎, 大野雄太, 長瀬春奈, 佐藤元, 溝口尚子, 野﨑一徳, 村本和世, 柏俣正典, 安達一典
    • 学会等名
      第34回唾液腺談話会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 腺房細胞におけるCdc42の欠損は唾液分泌不全を呈する2021

    • 著者名/発表者名
      長瀬 春奈
    • 学会等名
      第65回日本唾液腺学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 遺伝子改変マウスを用いた唾液腺・涙腺・膵臓におけるCdc42の機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      長瀬 春奈
    • 学会等名
      第63回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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