アスリートの競技特性に関与する遺伝要因の解明と機能解析

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H03081
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 福 典之 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 准教授 (40392526)
• 研究分担者: 関根 紀子 順天堂大学, スポーツ健康科学部, 客員准教授 (10393175) ; 村上 晴香 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 国立健康・栄養研究所 身体活動研究部, 室長 (20344880) ; 飛奈 卓郎 長崎県立大学, 看護栄養学部, 准教授 (60509678) ; 内藤 久士 順天堂大学, スポーツ健康科学研究科, 教授 (70188861)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: アスリート / 持久力 / 遺伝子多型 / ゲノムワイド関連解析

研究実績の概要

運動能力は、トレーニングや栄養といった環境要因と遺伝要因で決まる。大規模な疫学調査によれば、競技力の66%は遺伝要因によって決定されるとの報告もある。しかしながら、この遺伝要因の何が運動能力を規定しているのかについては、未だ明らかになっていない。本年度は、全ゲノム領域の網羅的遺伝子多型解析により得られた、瞬発系ならびに持久系運動能力を規定する遺伝子多型を同定ならびにその遺伝子多型の推定を試みた。
日本人とロシア人の持久系アスリート（日本人60名、ロシア人200名）とそれぞれのコントロール（日本人400名、ロシア人250名）を対象にイルミナ製のDNAチップを用いて核ゲノムおよびミトコンドリアゲノムに点在する遺伝子多型を網羅的に解析するゲノムワイド関連解析を実施した。その結果、持久的運動能力に強く関連する4つの遺伝子多型を同定した。さらにこれらの遺伝子多型について、日本人コントロール群における最大酸素摂取量や筋線維組成との関連を検討した結果、4つの中でも特に1つの遺伝子多型が持久的運動能力ならびにそれに関連する表現型に関連することが明らかになった。その遺伝子多型は血管の新生に関連する遺伝子多型であると推定された。そこで、北欧で採取された約600名の筋生検サンプルにて解析された筋毛細血管密度との関連を検討すると、この遺伝子多型は有意に毛細血管密度とも関連していた。本研究から、持久的運動能力に関連する遺伝子多型を4つ同定し、そのうちの1つの遺伝子多型の機能的役割を明らかにした。
本研究の成果は、トレーニング方法の工夫など、遺伝情報を基にした個人対応型のトレーニング方法や適性種目の選択に応用でき、日本人の国際競技力の向上につながると期待できる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] カザン州立大学(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: カザン州立大学
• [国際共同研究] ルンド大学/カロリンスカ研究所(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: ルンド大学/カロリンスカ研究所
• [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: スタンフォード大学
• [国際共同研究] ブライトン大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ブライトン大学
• [雑誌論文] Association between ACTN3 R577X Polymorphism and Trunk Flexibility in 2 Different Cohorts (2017)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Naoki、Zempo Hirofumi、Fuku Noriyuki、Murakami Haruka、Sakamaki-Sunaga Mikako、Okamoto Takanobu、Nakazato Koichi、Miyachi Motohiko
  • 雑誌名: International Journal of Sports Medicine 巻: 38 ページ: 402～406
  • DOI: 10.1055/s-0042-118649
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale GWAS identifies multiple loci for hand grip strength providing biological insights into muscular fitness (2017)
  • 著者名/発表者名: Willems Sara M.、Wright Daniel J.、Day Felix R.、Fuku N, et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 16015～16015
  • DOI: 10.1038/ncomms16015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Epistasis, physical capacity-related genes and exceptional longevity: FNDC5 gene interactions with candidate genes FOXOA3 and APOE (2017)
  • 著者名/発表者名: Fuku Noriyuki、D?az-Pe?a Roberto、Arai Yasumichi、Abe Yukiko、Zempo Hirofumi、Naito Hisashi、Murakami Haruka、Miyachi Motohiko、Spuch Carlos、Serra-Rexach Jos? A.、Emanuele Enzo、Hirose Nobuyoshi、Lucia Alejandro
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 18 ページ: 803
  • DOI: 10.1186/s12864-017-4194-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Validation of whole-blood transcriptome signature during microdose recombinant human erythropoietin (rHuEpo) administration (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang Guan、Durussel J?r?me、Shurlock Jonathan、Mooses Martin、Fuku Noriyuki、Bruinvels Georgie、Pedlar Charles、Burden Richard、Murray Andrew、Yee Brendan、Keenan Anne、McClure John D.、Sottas Pierre-Edouard、Pitsiladis Yannis P.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 18 ページ: 817
  • DOI: 10.1186/s12864-017-4191-7
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Heritability estimates of muscle strength-related phenotypes: A systematic review and meta-analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Zempo H.、Miyamoto-Mikami E.、Kikuchi N.、Fuku N.、Miyachi M.、Murakami H.
  • 雑誌名: Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports 巻: 27 ページ: 1537～1546
  • DOI: 10.1111/sms.12804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heritability estimates of endurance-related phenotypes: A?systematic review and meta-analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto-Mikami E.、Zempo H.、Fuku N.、Kikuchi N.、Miyachi M.、Murakami H.
  • 雑誌名: Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports 巻: 28 ページ: 834～845
  • DOI: 10.1111/sms.12958
  • 査読あり
• [学会発表] Sex differences in skeletal muscle fiber composition and its implication of genetic polymorphisms (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kumagai, Takuro Tobina, Noriko Ichinoseki-Sekine, Ryo Kakigi, Takamasa Tsuzuki, Hirofumi Zempo, Keisuke Shiose, Eiichi Yoshimura, Hideaki Kumahara, Makoto Ayabe, Yasuki Higaki, Ryo Yamada, Hiroyuki Kobayashi, Akira Kiyonaga, Hisashi Naito, Hiroaki Tanaka, Noriyuki Fuku
  • 学会等名: 22th Annual Congress of the European College of Sports Science
  • 国際学会
• [学会発表] Physical performance and genetic polymorphisms in Japanese population (2017)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Fuku
  • 学会等名: The future of fitness
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 理系研究者からみた体育学の未来 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福典之
  • 学会等名: 日本体育学会 第６８回大会
  • 招待講演
• [学会発表] サッカー選手におけるACTN3 R577XおよびACE I/D多型とポジション特性との関連 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田隼、熊谷仁、畠山廣之、井口祐貴、島嵜佑、内藤久士、吉村雅文、福典之
  • 学会等名: 日本体育学会 第６８回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 体育系大学生における体格と体力の年次推移の相違：J-Fit＋ Study (2017)
  • 著者名/発表者名: 城所哲宏、河村剛光、福典之、染谷由希、鈴木宏哉
  • 学会等名: 日本体育学会 第６８回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 対象者の携帯端末による形態及び機能測定値入力システムの検証：J-Fit+ Study (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏哉、河村剛光、染谷由希、福典之
  • 学会等名: 日本体育学会 第６８回大会
  • 招待講演
• [学会発表] ミトコンドリアDNA由来ペプチドMOTS-cのアミノ酸置換（K14Q）は身体活動量の低い男性における2型糖尿病に関連する (2017)
  • 著者名/発表者名: 膳法浩史、福典之、熊谷仁、西田裕一郎、桧垣靖樹、内藤久士、原めぐみ、田中恵太郎
  • 学会等名: 第72回日本体力医学会大会
• [学会発表] エストロゲン受容体遺伝子多型は筋ステイフネスおよび肉離れ受傷リスクに関連する (2017)
  • 著者名/発表者名: 熊谷仁、平田浩祐、膳法浩史、木村範子、宮本(三上)恵里、宮本直和、福典之
  • 学会等名: 第72回日本体力医学会大会
• [学会発表] 生活習慣病や長寿に対するmtDNA由来新規ペプチドの日本人特異的配列の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福典之
  • 学会等名: 第72回日本体力医学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 低強度の運動トレーニングが大腸におけるDMH誘導性の前がん細胞(ACF)数に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福典之、寺田新、高井恵理、田畑泉
  • 学会等名: 第72回日本体力医学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] ROLE OF GENETIC POLYMORPHISMS FOR INJURY PREVENTION IN SPORTS (2017)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Fuku
  • 学会等名: 第72回日本体力医学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Hirofumi Zempo, Noriyuki Fuku, Hiroshi Kumagai, Yuichiro Nishida, Yasuki Higaki, Hisashi Naito, Megumi Hara, Keitaro Tanaka (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Zempo, Noriyuki Fuku, Hiroshi Kumagai, Yuichiro Nishida, Yasuki Higaki, Hisashi Naito, Megumi Hara, Keitaro Tanaka
  • 学会等名: The 3rd Congress, International Academy of Sportology
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] 22th Annual Congress of the European College of Sports Science (2017)
• [学会・シンポジウム開催] The future of fitness (2017)