microRNA-33a/bによる包括的代謝調節機構の解明と特異的人工核酸の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04177
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 尾野 亘 京都大学, 医学研究科, 准教授 (00359275)
• 研究分担者: 堀江 貴裕 京都大学, 医学研究科, 助教 (20565577)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: マイクロRNA / iPSC / 人工核酸

研究実績の概要

①miR-33a/bを改変したiPS細胞の解析
これまでに、miR-33aとmiR-33bは標的遺伝子に違いがあるとの報告があり、それぞれが別の作用を持っている可能性がある。CRISPR-Cas9システムを用いて、miR-33a/bのそれぞれ、あるいは両方が無いヒトiPS細胞を作成した。その結果、新たに遺伝性痙性対麻痺（Hereditary Spastic Paraplegia; HSP）SPG4の原因遺伝子であるSPASTがmiR-33の標的遺伝子であることが明らかとなった。実際にSPG4の患者より樹立されたiPS細胞から神経細胞を誘導し、合成RNAオリゴヌクレオチドでmiR-33aを抑制したところ、SPASTから作られるタンパク（SPASTIN）が増加し、SPG4による神経細胞軸索の短縮が改善した。すなわち、SPG4に対して、miR-33aを抑制する合成核酸が新たな疾患治療薬として用いられる可能性がある。
②miR-33a/bコンディショナルKOマウスの表現型解析
miR-33aとmiR-33bのコピー数の解析においては、肝臓ではmiR-33bがmiR-33aの10倍程度発現しており、miR-33bの影響が大きいと考えられる。また、マクロファージではこれらは同等である。そこで、臓器別のmiR-33a/bの役割の違いについて、臓器特異的遺伝子改変マウスを作成した。miR-33aflox/floxおよびmiR-33bflox/floxノックインマウスとAlbumin-Creマウス、LysM-Creマウスの交配を開始し、現在その表現型を解析中である。
③miR-33a/bによる個体レベルでの新たな恒常性維持機構の解析および④ miR-33a/b特異的人工核酸の生体での効果解析
AAVウイルスを用いた標的遺伝子の生体での解析を行い、人工核酸の投与による効果を検討中である。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

①これまでに、miR-33aとmiR-33bは標的遺伝子に違いがあるとの報告があり、それぞれが別の作用を持っている可能性がある。CRISPR-Cas9システムを用いて、miR-33a/bのそれぞれ、あるいは両方が無いヒトiPS細胞を作成した。その結果、新たに遺伝性痙性対麻痺（Hereditary Spastic Paraplegia; HSP）SPG4の原因遺伝子であるSPASTがmiR-33の標的遺伝子であることが明らかとなった。実際にSPG4の患者より樹立されたiPS細胞から神経細胞を誘導し、合成RNAオリゴヌクレオチドでmiR-33aを抑制したところ、SPASTから作られるタンパク（SPASTIN）が増加し、SPG４による神経細胞軸索の短縮が改善した。すなわち、SPG4に対して、miR-33aを抑制する合成核酸が新たな疾患治療薬として用いられる可能性がある。上記内容についてすでに特許申請中である。
②miR-33a/bコンディショナルKOマウスの表現型解析については正常食での臓器特異的KOマウスの解析がほぼ終了し、現在論文を作成中である。
③miR-33a/bによる個体レベルでの新たな恒常性維持機構の解析については、個体レベルでの新たな恒常性維持機構の解析を行うために、ペンシルベニア大学から、AAVウイルスベクターを導入し、標的遺伝子の生体での解析を開始した。予定していたより、詳細な機能解析につなげることができると考えられる。
④ miR-33a/b特異的人工核酸の生体での効果解析については、miR-33aおよびmiR-33bのそれぞれを個別に抑制できる人工核酸の効果を検討中である。すでに容量反応試験は完了している。さらに疾患モデルでの検討を続ける。

今後の研究の推進方策

①miR-33a/bが司る、細胞、臓器、個体レベルの代謝調節機構の解明については、脂質ラフトの解析とラフトに存在する受容体の機能の変化を、miR-33a-/-およびmiR-33bノックインマウスの初代培養細胞、変異iPS細胞を用いて検討する。
②miR-33aflox/floxマウス、miR-33bflox/floxノックインマウスを用いた臓器ごとの表現型解析については、それぞれの臓器特異的miR-33aおよびmiR-33b欠損マウスに高脂肪食負荷、高コレステロール負荷を行い、コントロールマウスと比較検討する。さらに脂肪組織においてもmiR-33bの発現は高く、特異的な作用を及ぼしている可能性がある。
③miR-33a/bによる個体レベルでの新たな恒常性維持機構の解析については、さらにmiR-33aflox/floxマウスと各種-Creマウスを交配し、表現型を検討する。一方、miR-33bノックインマウスでは、欠損マウスと逆の表現型を呈するため、miR-33a/b欠損の表現型との比較に用いる。また、AAVウイルスベクターを用いて、miR-33a/b標的遺伝子の生体での役割の解析を行う。
④miR-33a/b特異的人工核酸の生体での効果解析とドラッグデリバリーシステム（Drug delivery system; DDS）の検討については、病態モデルへの投与効果を検討するとともに、全身投与による副作用の有無について検討を行う。核酸の投与は、まず皮下注射によって全身投与し、その効果を検討する。その後に、必要なDDSについて検討を開始する。

研究成果

• [雑誌論文] Impact of Baseline Thrombocytopenia on Bleeding and Mortality after Percutaneous Coronary Intervention (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Shinya、Watanabe Hirotoshi、Morimoto Takeshi、Yoshikawa Yusuke、Shiomi Hiroki、Shizuta Satoshi、Ono Koh、Yamaji Kyohei、Soga Yoshimitsu、Hyodo Makoto、Shirai Shinichi、Ando Kenji、Horiuchi Hisanori、Kimura Takeshi
  • 雑誌名: Am J Cardiol. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2018.02.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long Non-coding RNAs as key regulators of cardiovascular diseases (2018)
  • 著者名/発表者名: Ono K, Kuwabara Y, Horie T, Kimura T.
  • 雑誌名: Circ J 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-18-0169.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prognostic impacto of left ventricular ejection fraction in patients with severe aortic stenosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Morimoto T, Shiomi H, Ando K, Kanamori N, Murata K, Kitai T, Kadota K, Izumi C, Nakatsuma K, Sasa T, Watanabe H, Kuwabara Y, Makiyama T, Ono K, Shizuta S, Kato T, Saito N, Minatoya K, Kimura T.
  • 雑誌名: JACC Cardiovascular Interv 巻: 11 ページ: 145-157
  • DOI: 10.1016/j.jcin.2017.08.036.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Smoking cessation reduces the lectin-like low-density lipoprotein receptor index, an independent cardiovascular risk marker of vascular inflammation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Komiyama M, Wada H, Ono K, Yamakage H, Satoh-Asahara N, Shimada S, Akao M, Morimoto T, Shimatsu A, Takahashi Y, Sawamura T, Hasegawa K.
  • 雑誌名: Heart Vessels. 巻: 33 ページ: 9-16
  • DOI: 10.1007/s00380-017-1026-z.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Therapeutic angiogenesis by local sustained release of microRNA-126 using poly lactic-co-glycolic acid nanoparticles in murine hindlimb ischemia. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsumaru S, Masumoto H, Minakata K, Izuhara M, Yamazaki K, Ikeda T, Ono K, Sakata R, Minatoya K.
  • 雑誌名: J Vasc Surg. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.jvs.2017.08.097.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preclinical evaluation of a paclitaxel-incorporated nanoparticle-coated balloon in rabbit and porcine models. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto E, Watanabe S, Bao B, Watanabe H, Nakatsuma K, Izuhara M, Ono K, Nakazawa G, Kimura T, Saito N.
  • 雑誌名: Cardiovasc Revasc Med. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.carrev.2017.10.007.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-session versus staged procedures for elective multivessel percutaneous coronary intervention. (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyota T, Morimoto T, Shiomi H, Yamaji K, Ando K, Ono K, Shizuta S, Saito N, Kato T, Kaji S, Furukawa Y, Nakagawa Y, Kadota K, Horie M, Kimura T
  • 雑誌名: Heart. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1136/heartjnl-2017-312117.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Transient or Persistent Contrast-induced Nephropathy on Long-term Mortality After Elective Percutaneous Coronary Intervention. (2017)
  • 著者名/発表者名: Abe M, Morimoto T, Nakagawa Y, Furukawa Y, Ono K, Kato T, Kadota K, Ando K, Ishii M, Masunaga N, Akao M, Kimura T.
  • 雑誌名: Am J Cardiol. 巻: 120 ページ: 2146-2153
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2017.08.036.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Very long-term clinical outcomes after radiofrequency catheter ablation for atrial fibrillation: A large single-center experience. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawaji T, Shizuta S, Morimoto T, Aizawa T, Yamagami S, Yoshizawa T, Ota C, Onishi N, Sasaki Y, Yahata M, Nakai K, Hayano M, Nakao T, Hanazawa K, Goto K, Doi T, Ono K, Kimura T.
  • 雑誌名: Int J Cardiol. 巻: 249 ページ: 204-213
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2017.09.023.
• [雑誌論文] Genetic Ablation of MicroRNA-33 Attenuates Inflammation and Abdominal Aortic Aneurysm Formation via Several Anti-Inflammatory Pathways. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakao T, Horie T, Baba O, Nishiga M, Nishino T, Izuhara M, Kuwabara Y, Nishi H, Usami S, Nakazeki F, Ide Y, Koyama S, Kimura M, Sowa N, Ohno S, Aoki H, Hasegawa K, Sakamoto K, Minatoya K, Kimura T, Ono K.
  • 雑誌名: Arterioscler Thromb Vasc Biol. 巻: 37 ページ: 2161-2170
  • DOI: 10.1161/ATVBAHA.117.309768.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Imbalanced expression of polycistronic miRNA in acute myeloid leukemia. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kotaki R, Higuchi H, Ogiya D, Katahira Y, Kurosaki N, Yukihira N, Ogata J, Yamamoto H, Mohamad Alba S, Azhim A, Kitajima T, Inoue S, Morishita K, Ono K, Koyama-Nasu R, Kotani A.
  • 雑誌名: Int J Hematol. 巻: 106 ページ: 811-819
  • DOI: 10.1007/s12185-017-2314-1.
• [雑誌論文] Nardilysin is a promising biomarker for the early diagnosis of acute coronary syndrome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen PM, Ohno M, Hiwasa T, Nishi K, Saijo S, Sakamoto J, Morita Y, Matsuda S, Watanabe S, Kuwabara Y, Ono K, Imai M, Inoue K, Murai T, Inada T, Tanaka M, Kita T, Kimura T, Nishi E.
  • 雑誌名: Int J Cardiol. 巻: 243 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2017.04.047.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transradial versus transfemoral approach in patients undergoing primary percutaneous coronary intervention for ST-elevation acute myocardial infarction: insight from the CREDO-Kyoto AMI registry. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Y, Shiomi H, Morimoto T, Yaku H, Kaji S, Furukawa Y, Nakagawa Y, Ando K, Kadota K, Abe M, Akao M, Nagao K, Shizuta S, Ono K, Kimura T
  • 雑誌名: Heart Vessels. 巻: 32 ページ: 1936-1944
  • DOI: 10.1007/s00380-017-1021-4.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymptomatic Lower Extremity Deep Vein Thrombosis - Clinical Characteristics, Management Strategies, and Long-Term Outcomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Y, Shiomi H, Morimoto T, Yoneda T, Yamada C, Makiyama T, Kato T, Saito N, Shizuta S, Ono K, Kimura T.
  • 雑誌名: Circ J. 巻: 81 ページ: 1936-1944
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0445.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cell Model for the Investigation of SCN5A-D1275N-Related Cardiac Sodium Channelopathy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayano M, Makiyama T, Kamakura T, Watanabe H, Sasaki K, Funakoshi S, Wuriyanghai Y, Nishiuchi S, Harita T, Yamamoto Y, Kohjitani H, Hirose S, Yokoi F, Chen J, Baba O, Horie T, Chonabayashi K, Ohno S, Toyoda F, Yoshida Y, Ono K, Horie M, Kimura T.
  • 雑誌名: Circ J. 巻: 81 ページ: 1783-1791
  • DOI: 10.1253/circj.CJ-17-0064.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic changes of serum microRNA-122-5p through therapeutic courses indicates amelioration of acute liver injury accompanied by acute cardiac decompensation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koyama S, Kuragaichi T, Sato Y, Kuwabara Y, Usami S, Horie T, Baba O, Hakuno D, Nakashima Y, Nishino T, Nishiga M, Nakao T, Arai H, Kimura T, Ono K.
  • 雑誌名: ESC Heart Fail. 巻: 4 ページ: 112-121
  • DOI: 10.1002/ehf2.12123.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Significant association of RNF213 p.R4810K, a moyamoya susceptibility variant, with coronary artery disease. (2017)
  • 著者名/発表者名: Morimoto T, Mineharu Y, Ono K, Nakatochi M, Ichihara S, Kabata R, Takagi Y, Cao Y, Zhao L, Kobayashi H, Harada KH, Takenaka K, Funaki T, Yokota M, Matsubara T, Yamamoto K, Izawa H, Kimura T, Miyamoto S, Koizumi A.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 12 ページ: e0175649
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0175649.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Incidence and Prognostic Impact of Heart Failure Hospitalization During Follow-Up After Primary Percutaneous Coronary Intervention in ST-Segment Elevation Myocardial Infarction. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Shiomi H, Morimoto T, Watanabe H, Ono K, Shizuta S, Kato T, Saito N, Kaji S, Ando K, Kadota K, Furukawa Y, Nakagawa Y, Horie M, Kimura T.
  • 雑誌名: Am J Cardiol. 巻: 119 ページ: 1729-1739
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2017.03.013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prevention of neointimal formation using miRNA-126-containing nanoparticle-conjugated stents in a rabbit model. (2017)
  • 著者名/発表者名: Izuhara M, Kuwabara Y, Saito N, Yamamoto E, Hakuno D, Nakashima Y, Horie T, Baba O, Nishiga M, Nakao T, Nishino T, Nakazeki F, Ide Y, Kimura M, Kimura T, Ono K.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 12 ページ: e0172798
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0172798.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cardiac and Noncardiac Causes of Long-Term Mortality in ST-Segment-Elevation Acute Myocardial Infarction Patients Who Underwent Primary Percutaneous Coronary Intervention. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Y, Shiomi H, Morimoto T, Yaku H, Furukawa Y, Nakagawa Y, Ando K, Kadota K, Abe M, Nagao K, Shizuta S, Ono K, Kimura T
  • 雑誌名: Circ Cardiovasc Qual Outcomes. 巻: 10 ページ: e002790
  • DOI: 10.1161/CIRCOUTCOMES.116.002790.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MicroRNA-33 Controls Adaptive Fibrotic Response in the Remodeling Heart by Preserving Lipid Raft Cholesterol. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiga M, Horie T, Kuwabara Y, Nagao K, Baba O, Nakao T, Nishino T, Hakuno D, Nakashima Y, Nishi H, Nakazeki F, Ide Y, Koyama S, Kimura M, Hanada R, Nakamura T, Inada T, Hasegawa K, Conway SJ, Kita T, Kimura T, Ono K.
  • 雑誌名: Circ Res. 巻: 120 ページ: 835-847
  • DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.116.309528.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Novel Long Intergenic Noncoding RNA, Lionheart, Guards the Heart from Pressure Overload (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara Y, Horie T, Baba O, Nishiga M, Nakao M, Nishino T, Nakazeki F, Koyama S, Kimura T, Ono K.
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会
• [学会発表] MicroRNA-33b promotes atherosclerotic plaque formation in Apoe-/- mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishino T, Horie T, Baba O, Kuwabara Y, Hakuno D, Nakashima Y, Nakao T, Nishiga M, Kimura T, Ono K.
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会
• [学会発表] Roles of microRNAs in cardiovascular diseases (2017)
  • 著者名/発表者名: Koh Ono
  • 学会等名: 2nd International Symposium for Noncoding RNA Neo-taxonomy In conjunction with Tokyo RNA Club 23rd meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MicroRNA-33b promotes atherosclerotic plaque formation in Apoe-/- mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Koh Ono
  • 学会等名: 43rd Naito Conference Noncoding RNA
  • 国際学会
• [学会発表] MicroRNA-33b promotes atherosclerotic plaque formation in Apoe-/- mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishino T, Horie T, Kuwabara Y, Nakao T, Nishiga M, Ide Y, Nakazeki F, Koyama S, Kimura M, Kimura T, Ono K
  • 学会等名: American Heart Association Scientific Sessions 2017
  • 国際学会
• [備考] 心血管疾患分子機構解明グループ
  • URL: http://kyoto-u-cardio.jp/kisokenkyu/metabolic/
• [産業財産権] miR-33bノックインマウスによる非アルコール性脂肪肝炎モデル (2018)
  • 発明者名: 尾野 亘、堀江貴裕、西野共達
  • 権利者名: 尾野 亘、堀江貴裕、西野共達
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2018/ 11603
  • 外国