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非アルコール性脂肪性肝疾患肝発がんラットモデルにおける選択的オートファジーの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K20296
補助金の研究課題番号 20H03146 (2020-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2020-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分42020:獣医学関連
研究機関東京農工大学

研究代表者

吉田 敏則  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (80726456)

研究分担者 臼井 達哉  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80727652)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード脂肪肝 / オートファジー / 肝前がん病変 / ラット / LC3 / NAFLD / 肝がん / 前がん病変 / 選択的オートファジー / p62 / LAMP2 / ミトファジー / ペキソファジー / AMBRA1 / 小胞体ファジー / PEX5 / FAM134B / 非アルコール性脂肪性肝疾患 / オルガノイド
研究開始時の研究の概要

本研究では、非アルコール性脂肪性肝疾患から発生する肝がんの初期過程におけるオートファジーの役割を検討する。高脂肪飼料給餌モデル動物を用いて脂肪滴の非分布領域である肝前がん病変部をオートファジーの依存度の高い組織内飢餓領域と位置づけ、選択的オートファジーの取り込み対象の特定と取込み機序を明らかにする。比較のため、取込み対象の明確なモデル動物を種々の薬剤で誘発する。これらの肝臓から前がん病変オルガノイドを作製し、生体とオルガノイドを併用した新規のモデル研究により、脂肪肝関連初期肝発がん過程における巧みな微小エコシステムであるオートファジーの役割を明らかにする。

研究実績の概要

栄養学的アプローチとしてラードを含む高脂肪飼料(45 kcal%)および超高脂肪飼料(60 kcal%)の間である高脂肪飼料(50 kcal%)を設定して、脂肪肝関連初期肝発がんモデルにおける肝部分切除の有無による前がん病変形成能の程度を比較した。前がん病変指標GST-P陽性巣の面積と、オートファゴソーム指標(LC3)、選択的オートファジー指標(p62)、リソソーム指標(LAMP2)の発現率を用いてk-means法によりクラスター解析を実施した。GST-P陽性巣の面積とLC3の発現率でクラスター解析し、陽性巣の面積あるいはLC3が高いクラスターを選抜した。さらに、LC3とP62の発現率でクラスター解析を追加したところ、オートファジー初期抑制クラスターでは,オートファジー誘導クラスターに比べて陽性巣が増加した。かつ,LC3とLAMP2の発現率の比較においても、同様の結果が確認できた。これらの反応にはオートファジー関連遺伝子および抗酸化酵素遺伝子の発現が関与していた。以上の結果、前がん病変の増大にはオートファジーの初期抑制が関連し、酸化ストレスとの影響についても考慮が必要であることが示唆された。。
毒性学的アプローチとして、動物用医薬品メトロニダゾールを用いてマイトファジー(AMBRA1)、レティキュロファジー(FAM134B)、リボファジー(NUF1P1)指標について検討した。比較のため構造類似体のジメトリダゾールを用いた。メトロニダゾールによりGST-P陽性巣の増強作用がみられたが、ジメトリダゾールでは減少傾向を示した。オートファジー指標では、群間による差は明らかではなかったが、抗酸化酵素遺伝子の発現変動がみられた。
以上のように両実験系において酸化ストレスの関与が示唆されたが、オートファジーについては関連する場合とそうでない場合があることが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実験は栄養学的アプローチと毒性学的アプローチを組み合わせて行っており、本年度は、栄養学的アプローチによりオートファジー指標のクラスター解析により有用な結果が得られている。毒性学的アプローチでは、複数のオートファジー指標を組みわせているため解析に時間を要することは想定内である。マイトファジーおよびレティキュロファジー以外の選択的オートファジーはこれまで報告が少なく、引き続き、解析をすすめる予定にしている。オルガノイドについては、培養および曝露条件を含めて継続して実験を行う予定である。

今後の研究の推進方策

栄養学的アプローチにより中期肝発がんモデルラットに高脂肪飼料を給餌し、約8週間の脂肪肝関連初期肝発がんモデルを構築する。R6年度では、超高脂肪飼料(50または60 kcal%)を用いた場合の肝臓組織において網羅的遺伝子発現解析(RNA-seq)を行い、選択的オートファジーを含めた原因または関連遺伝子の探索を行う。抽出した遺伝子の発現確認(RT-PCR)を行い、免疫組織学的手法(蛍光染色含む)を用いて蛋白の局在を選択オートファジー指標(LC3、p62等)と比較し、脂肪肝および肝前がん病変形成に関わるオートファジーの関与を検討する。
前項に加え毒性学的アプローチとして、脂肪肝関連初期肝発がんモデルと並行して、医薬品や環境汚染物質等を利用し各種細胞内小器官のオートファジーが発現すると考えられる肝前がん病変モデルラットを作製し、比較解析を行う。令和6年度は、肝小核やDNA傷害を誘導することが報告されている物質を用いて、核傷害の処理過程においてヌクレオファジー(核特異的な選択的オートファジー)が生じているかどうかを検討する。選択的オートファジー指標(LC3など)および核膜成分(Laminsなど)の抗体を用いて免疫組織学的手法(蛍光染色含む)を用いて検討する。ヌクレオファジーは酵母において研究が進んでいるが、哺乳類では十分に検討されていない新規の研究計画となる。
正常の肝細胞と中期肝発がん処置肝細胞から肝由来オルガノイドを作製し、これまでにモデル動物で実施してきた各種選択オートファジーの病態形成に関わる機序解明を行う。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Phenobarbital, a hepatic metabolic enzyme inducer, inhibits preneoplastic hepatic lesions with expression of selective autophagy receptor p62 and ER-phagy receptor FAM134B in high-fat diet-fed rats through the inhibition of ER stress.2023

    • 著者名/発表者名
      Uomoto S, Takesue K, Shimizu S, Maeda N, Oshima K, Hara E, Kobayashi M, Takahashi Y, Shibutani M, Yoshida T.
    • 雑誌名

      Food Chem Toxicol

      巻: - ページ: 113607-113607

    • DOI

      10.1016/j.fct.2023.113607

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Featured Article:The Potential of Organoids in Toxicologic Pathology-Role of toxicologic pathologists in in vitro chemical hepatotoxicity assessment2022

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Yoshida, Mio Kobayashi, Suzuka Uomoto, Kanami Ohshima, Emika Hara, Yoshitaka Katoh, Naofumi Takahashi, Takanori Harada, Tatsuya Usui, Mohamed Elbadawy, Makoto Shibutani.
    • 雑誌名

      Journal of Toxicologic Pathology, in press

      巻: 3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inhibition of autophagy with expression of NADPH oxidase subunit p22phox in preneoplastic lesions in a high-fat diet and streptozotocin-related hepatocarcinogenesis rat model2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Ichikawa, Sosuke Masuda, Junta Nakahara, Mio Kobayashi, Risako Yamashita, Suzuka Uomoto, Ohshima Kanami, Erika Hara, Yuko Ito, Makoto Shibutani, Toshinori Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Toxicological Science, in press

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Metronidazole enhances steatosis-related early-stage hepatocarcinogenesis in high fat diet-fed rats through DNA double-strand breaks and modulation of autophagy.2022

    • 著者名/発表者名
      Eguchi A, Mizukami S, Nakamura M, Masuda S, Murayama H, Kawashima M, Inohana M, Nagahara R, Kobayashi M, Yamashita R, Uomoto S, Makino E, Ohtsuka R, Takahashi N, Hayashi SM, Maronpot RR, Shibutani M, Yoshida T.
    • 雑誌名

      Environ Sci Pollut Res

      巻: 29 号: 1 ページ: 779-789

    • DOI

      10.1007/s11356-021-15689-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 脂肪肝モデルにおけるメトロニダゾールの肝前がん病変形成におけるアディポフィリン、AMBRA1、γH2AXおよび酸化ストレスの関与2024

    • 著者名/発表者名
      滝本美桜、唐澤歩美、酒巻友里、菖蒲谷桃香、小林美央、木賀田哲人、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第11回日本獣医病理学学術集会、鹿児島
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 脂肪肝モデルにおけるメトロニダゾールの脂肪肝及び肝前がん病変形成への影響2023

    • 著者名/発表者名
      滝本美桜、唐澤歩美、酒巻友里、菖蒲谷桃香、原恵美香、大島可南美、小林美央、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第166回日本獣医学会学術集会、東京
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ラード含有高脂肪飼料給餌ラットにおける脂肪肝関連前がん病変形成2023

    • 著者名/発表者名
      唐澤歩美、滝本美桜、酒巻友里、菖蒲谷桃香、原恵美香、大島可南美、小林美央、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第166回日本獣医学会学術集会、東京
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of autophagy in microlesions using cluster analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Yoshida, Emika Hara, Kanami Oshima, Suzuka Uomoto, Zeng Wen , Mio Kobayashi, Makoto Shibutani
    • 学会等名
      第39回日本毒性病理学会(東京農工大学)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラット脂肪肝モデルにおけるペルオキシソーム増殖因子活性化受容体αアゴニスト・クロフィブレート投与によるペキソファジーへの影響2022

    • 著者名/発表者名
      大島可南美、原絵美香、Wen Zhen、小林美央、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第165回日本獣医学会学術集会(麻布大学)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脂肪肝モデルラットにおけるマイトファジー指標AMBRA1の発現解析2022

    • 著者名/発表者名
      原絵美香、大島可南美、Wen Zhen、魚本涼加、小林美央、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第49回日本毒性学会(北海道大学)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 非アルコール性脂肪性肝疾患関連初期発がんモデルの肝前がん病変におけるERファジーの解析2021

    • 著者名/発表者名
      魚本涼加、清水紗織、武居圭祐、前田夏乃、渋谷 淳、吉田 敏則
    • 学会等名
      第48回日本毒性学会、神戸(hybrid開催)、2021年7月7日~7月9日
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] クラスター分析による選択的オートファジー指標p62および小胞体ファジー指標FAM134Bのラット脂肪肝関連肝前がん病変解析2021

    • 著者名/発表者名
      魚本涼加、清水紗織、武居圭祐、前田夏乃、小林美央、大島可南美、原絵美香、曾文、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第164回日本獣医学会、酪農大(web開催)、2021年9月7日~9月13日
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ラットの精巣におけるミトファジー制御因子PINK1, BNIP3及びAmbra1の免疫組織化学的検討2021

    • 著者名/発表者名
      原絵美香、大島可南美、曾文、魚本涼加、小林美央、渋谷淳、吉田敏則
    • 学会等名
      第9回日本獣医病理学専門家協会学術集会、北海道大学(web開催)、2022年3月25日~4月3日
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 東京農工大学 農学研究院 動物生命科学部門 准教授 吉田敏則

    • URL

      https://kenkyu-web.tuat.ac.jp/Profiles/49/0004802/profile.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] マイポータル Research Map 吉田敏則

    • URL

      https://researchmap.jp/7000025187

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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