| 研究課題/領域番号 |
16K08634
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
鈴木 亜香里 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 副チームリーダー (00391996)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 関節リウマチ / 全ゲノム関連解析 / 疾患モデルマウス / ぺプチジルアルギニンデイミナーゼ / 効シトルリン化抗体 |
|---|
| 研究実績の概要 |
１．ぺプチジルアルギニンデイミナーゼタイプ４遺伝子（PADI4）欠損マウス解析
GWASにより同定されたぺプチジルアルギニンデイミナーゼタイプ４遺伝子（PADI4）欠損マウスについて、関節リウマチモデルマウス実験を行ったところ、発症率の有意な低下とPADI４遺伝子は他のPADI遺伝子、特にPADI2やPADI6の発現により、機能的に補填されていることが予想されるデータが得られた。PADI4と他のPADI遺伝子はLDブロックが別であることから日本人の場合は遺伝学的にはPADI4が関節リウマチ関連遺伝子として考えられているが、このような効果から、PADI2、PADI6遺伝子もPADI4遺伝子の変動に伴い、発現量が変化するという形で疾患に関わっている可能性が考えられる。
そのため、PADI4の欠損により誘導されるPADIの中でも最も遺伝子発現領域も重複し、またGWASでも異なるコホートによっては関連が示唆されているPADI2遺伝子を欠損したマウスを作製し、その解析を行っている。PADI2遺伝子を欠損させたマウスをもちいて、PADI4ノックアウトと同様に関節炎誘導実験を実施したところ、PADI4と同様に関節炎の抑制が観察された。しかしながらマウスの背景によっては結果にばらつきが多いため、より正確なデータを得るためには現在遺伝背景をCL57B6マウスから、DBA1Jマウスに変換している。PADI2とPADI4遺伝子のダブルノックアウトマウスも作成中である。
２．関節炎モデルマウスの統合解析
関節炎モデルマウスの時系列解析を行い、発症に伴い、関節炎関連遺伝子を中心に、遺伝子の変化を詳細に調べる。関節炎モデルマウスのひとつであるSKGマウスの関節炎発症を誘導し、関節、末梢血分画、脾臓等、関節リウマチと関連する組織でホール
トランスクリプトーム解析を行い、現在解析中である。
|
| 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
PADI4ノックアウトマウスの解析より、PADI4が他のPADI遺伝子の発現に関与していることがわかったため、疾患との関与も示唆されているPADI2遺伝子のノックアウトマウスと、更にPADI4とPADI2遺伝子のダブルノックアウトマウスの解析を実施する。
また、そのほかのGWAS関連遺伝子についても解析が必要と考えているが、多因子性疾患のGWAS関連遺伝子の機能解析は、GWAS遺伝子の多さからも困難であり、また必ずしも遺伝子に関連が見られるわけではない、という点もあり、対象を効率よく選定することが難しい。最もシンプルに疾患との関係を説明するには、ノックアウトマウスを使った実験は適切であるが、すべてのGWAS遺伝子で実施するのではなく、関節リウマチ関連遺伝子の機能的関連を関節炎モデルマウスで推定しておくことが重要であると考えている。GWAS遺伝子は様々な段階での寄与があり、たとえば発症の段階で関わる遺伝子や増悪の段階で関わる遺伝子、自己抗体の産生で関わる遺伝子など、多岐に渡るため、様々なオミックス解析を時系列で行うことによって、GWAS遺伝子が集中的に関わるパスウェイであったり、どの転写因子を介して関わってくるかを含めてある程度の情報を事前に得ることが重要であると考えている。モデル動物の場合、表現型が関節炎であるものは様々に存在し、関節炎を発症するメカニズムも様々であり、同様に全世界で行われたGWAS解析が、人種によって結果が異なっていたということからも、様々なメカニズムを経て、最終的に同じ表現型として発症するまでの経路が多様であることを示唆している。そこで複数の関節炎マウスの解析を実行し、関節炎に重点的に影響する遺伝子について遺伝子改変マウス実験を行う手法を並列して行うことで、より確実、かつ、効率的な関節炎発症メカニズムの同定が可能になると考えている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
次世代シーケンサーにより、遺伝子発現量解析やエピゲノム解析等を全遺伝子を対象に実施することが可能となり、GWAS遺伝子がジェノタイプに応じてどのように変化するか全遺伝子を対象に調べることが容易になり、GWASによって見つかった疾患と関連するSNPの多くは遺伝子発現に関わるもの（eQTL効果を示すもの）であることがわかってきている。これより、GWAS関連遺伝子がどのように変化することで疾患につながるのかはあらかじめ予測が可能となった。疾患モデルマウスを用いた研究については、該当遺伝子が発症マウスと未発症マウスで異なるかどうかを関連組織を用いて調べ、それを元にコンディショナルノックアウトを作成するといった、より精密な機能解析が可能になっている。
時系列の解析を実施することで、GWAS関連遺伝子が、どのように関節炎発症や増悪に影響するかだけではなく、それが発症という現象の中でどのような位置づけで、どのように変化することで発症につながっていくのかを全体像として知ることが可能である。これらの解析は疾患の全体像を捉えるためには非常に効果的であるが、解析データ自体は対象が増える分、全体のコストは上がる。安価なコストで実施できる、あるいは一つの解析で複数の対象まで解析可能となるような技術開発があるとより進展が期待できる。またマウスと人間では共通するシステムと、まったく異なるシステムとが共存しているため、ヒトの免疫システムを対象とした解析が必要であると考えているが、マウスとは異なり、時系列の変化をヒトで観測することは困難であるため、発症前後の変化とマウスの時系列のデータから推定し、発症に関わる遺伝子群を推定することで疾患発症メカニズムを解明できると考えている。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
実験室の引っ越しのため、半年ほど実験ができない期間が発生しており、また発症率改善のためのバッククロスが途中経過時に確認をしたところ、目標数値まで達成しておらず、追加でバッククロスが必要となったため、使用額が変更になったが、本年度に解析が可能になったため、速やかに動物実験を実施し、予定の実験を行う。
|
