| 研究課題/領域番号 |
17KK0188
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
李 恩瑛 千葉大学, 大学院医学研究院, 助教 (60583424)
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| 研究期間 (年度) |
2018 – 2020
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| キーワード | 脂肪細胞 / 褐色化 / 組織幹細胞 / 分化 |
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| 研究実績の概要 |
白色脂肪組織（WAT）は、摂取した余剰なエネルギーを貯蔵する臓器であり、エネルギー異化が必要な際に脂肪分解を介して全身にエネルギーを供給する。また、一部のWATは寒冷曝露時に褐色化し、熱産生能の獲得を介して体温調節に寄与する。生体では様々な部位に特性の異なる脂肪組織が存在するが、研究代表者らは、寒冷曝露時に高効率に褐色化する新規のWAT（inducible BAT, iBAT）を発見し、形態変化と遺伝子発現を解析した。その結果、iBATでは他の組織で末梢組織の幹細胞マーカーとして知られる遺伝子Xの発現が顕著に誘導されることを見いだした。iBATでは寒冷曝露により非震え熱産生に重要なUCP1の発現が強力に誘導されることから、iBATにおける褐色化機構の解明は肥満や糖尿病などの代謝疾患に対する新規治療法の確立につながる可能性がある。
そこで、国際共同研究加速基金の支援を受けて、褐色脂肪細胞の分化研究の世界的権威である英国のCambridge大学のVidal-Puig博士との共同研究を開始した。平成30年8月に渡英後、線維芽細胞株から白色脂肪細胞への分化および褐色脂肪細胞への分化実験を行った。遺伝子発現を定量解析したところ、褐色脂肪細胞への分化時には遺伝子Xの発現が誘導されるものの、WATへの分化時には遺伝子Xの発現誘導は見られなかった。すなわち、遺伝子Xは褐色脂肪細胞の分化誘導あるいは白色脂肪細胞の褐色化に関連する分子である可能性が考えられている。
また、研究代表者は共同研究先で種々の実験を受けるための教育訓練と、資格試験を受けてきた。ようやく英国で動物実験を行うためのライセンスを取得でき、これから動物実験を開始する。具体的にはまず、マウスから単離したiBATのex vivo分化実験を行い、高効率の褐色化を示す分子機構を解析する計画である。
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| 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
研究代表者の李は、平成29年度に国際共同研究加速基金に採択され、Cambridge大学でのVidal-Puig博士との共同研究の準備に着手した。渡英に際して必要なビザの取得や大学での受け入れ承認などの手続きに予想以上の時間がかかったものの、共同研究先機関のスタッフの尽力もあり、平成30年8月29日に渡英して英国での研究を開始した。
渡英までの期間を用いて、日本でマウスの寒冷曝露実験とその際の遺伝子発現解析を進めることができた。その結果、申請時に既に発見していた高効率に褐色化を示す新規の脂肪組織の遺伝子発現を解析し、寒冷曝露時にこの脂肪組織に発現誘導される遺伝子群を網羅的に解析し、発現が変化している遺伝子群のパスウェイを絞り込むことができた。
平成30年8月29日に渡英してから約半年で、in vitroでの白色脂肪細胞や褐色脂肪細胞の分化実験を行い、褐色化の過程でin vivoの実験と同様な遺伝子Xの一過性発現誘導を確認できており、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記の通り、繊維芽細胞からの褐色脂肪細胞への分化実験では遺伝子Xの発現が確認できた。一方、繊維芽細胞からの白色脂肪細胞への分化実験では発現は見られず、遺伝子Xが褐色脂肪細胞の分化に重要な役割を果たしていると考えられた。そこで、より初期の分化段階であるiPS細胞からの褐色脂肪細胞への分化実験系で遺伝子Xの発現を解析する予定である。遺伝子Xには２つのアイソフォーム（遺伝子Y、遺伝子Z）が存在することが知られているので、繊維芽細胞からの褐色脂肪細胞への分化実験で遺伝子Y、遺伝子Zの遺伝子発現も解析する。もし、iPS細胞からの褐色脂肪細胞分化でも遺伝子Xの遺伝子発現が誘導されるのであれば、遺伝子Xの分化過程における生理的役割を解明する目的で、CRiSPR/Cas9系を用いて遺伝子Xを遺伝子破壊し、細胞分化を解析する。
また、英国での動物実験のライセンスを取得したので、マウスのiBATから調整した間質血管分画（SVF）の脂肪細胞分化を試み、分化過程での遺伝子X/Y/Zの発現変化を解析する。さらにsiRNAを用いて遺伝子Xをノックダウンし、分化過程を解析する。
遺伝子X欠損マウスはバイオバンクからの入手が可能である。しかしながら、共同研究先の動物実験施設の状況から、現時点では英国での遺伝子X欠損マウス実験の実施は困難である。従って、遺伝子X欠損マウスの実験は研究代表者の日本の所属機関である千葉大学に搬入し、日本と英国で並行して実験を進める予定である。
これらの解析を通じて、褐色脂肪細胞の分化における遺伝子Xの役割の解明をめざす。遺伝子Xの機能制御により白色脂肪細胞の褐色化を誘導できれば、肥満症や糖尿病などの代謝疾患の新規治療法となる可能性もあるため、遺伝子Xの転写制御についても解析を進める予定である。
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