研究課題
超高齢化社会を迎え、健康寿命の延伸や生活の質の向上が強く求められている今日、これへの食品の貢献の期待が高まっている。食品には様々な機能性評価の側面がある中で、mRNA発現変動のグローバル解析であるトランスクリプトミクスは、数多く報告があり、技術的にはすでに成熟の域に達しつつある。一方、近年ではゲノムの転写産物のうち、かつてはジャンクと考えられていたnon-coding RNA（ncRNA）の中にも機能性を持つものがあることが示されるようになり、トランスクリプトミクスの新側面を捉えることが可能となった。本研究は、食品の機能性評価にncRNAの解析を導入し、より広範に生体応答を捉えることを試みる。まず、食品の違いによってncRNAの発現がどのように変わるかを明らかにする。ncRNA研究において食品のようなわずかな刺激に対してどの程度応答するかという知見はほとんどない。そこで、異なる食餌を動物に与え、それに対する応答を網羅的に測定し、どのような機能を持つncRNAが変動し、それが生体にどのような影響を及ぼすかという作用メカニズム解明や、食品の違いに応答する新規マーカーの探索を試みる。新規マーカー探索においては、血液を対象とすることで、ヒトを対象とする食品機能性評価への適用・展開をも可能にすると期待される。本研究では、報告者らがmRNAの変動の解析を中心に機能性解析を行ってきた食品成分のひとつである必須栄養素の鉄を用い、解析を行うことにした。2018年度には貧血マウスの肝臓を対象とした解析を実施し、ncRNAも鉄欠乏に機敏に応答して変動することを明らかにした。一方でncRNAの変動には個体差が大きい可能性が示された。2019年度には、新規マーカーの可能性を探る目的で、血液を対象にして生体内鉄量変化に応答するRNAの発現変動の解析に取り組んだ。
2: おおむね順調に進展している
通常食を与えて飼育した通常ラットと、鉄過剰食を与えて飼育した鉄過剰ラット（鉄過剰条件は、低程度、中程度、高程度の3パターン）から採取した血液よりRNAを抽出し、DNAマイクロアレイに供した。得られたデータにて通常群と鉄過剰群との比較解析を行い、発現変動RNAの総数を数えたところ、鉄過剰の程度依存的に増えてゆく、すなわち高程度で最も多くなるという予想に反し、中程度において最も多いという結果であった。このことから生体内の鉄量に対する応答は必ずしも一方向的ではないということが示された。続いてこの発現変動RNAについて機能別分類を実施した。DNAマイクロアレイに搭載されているRNAは、それぞれcoding、multiple complex、non-coding、precursor_microRNA、pseudogene、ribosomal、small_RNA、tRNA、unassignedのグループに大別されている。顕著な発現変動を示すRNAが各グループの総数に対して占める割合を算出したところ、いずれの鉄過剰条件においても、precursor_microRNAに属するRNAが多く占める傾向にあった。これは貧血マウス肝臓においても同様であったことから、precursor_microRNA は体内鉄量変化に対する早期応答分子一つであることが示唆された。また、codingとnon-codingとを比較したところ、中程度、高程度においてはcoding RNAのほうが多い一方で、低程度においてはほぼ同数であることが明らかになった。このことから、生体への影響が大きい条件（中程度、高程度の鉄過剰）においてはcoding RNAのみでも評価可能であるが、影響がわずかである条件（低程度の鉄過剰）においてはncRNAの情報もあわせて解析することで、より正確な生体応答評価が可能となると考えられる。
2018年度には貧血マウスの肝臓にて、また2019年度には鉄過剰ラットの血液を対象とした解析から、体内鉄量の違いに応答してcoding RNAだけでなくnon-coding RNAの発現量も顕著に変動することが明らかになった。すなわち食品成分の変化に対する生体応答は、多岐にわたることが強く示された。2019年度に実施した鉄過剰ラット血液サンプルについては、同一個体から他の臓器も取得しており解析可能な状態である。そこで2020年度には、鉄の中心的な貯蔵臓器の一つである肝臓を対象に同様の解析を行い、血液で捉えた変化と肝臓で捉えられる変化の相関関係、体内鉄量との相関関係等の解析を実施し、どのような機能を持つncRNAが変動し、それが生体にどのような影響を及ぼすかという作用メカニズム解明や、食品の違いに応答する新規マーカーの探索を試みる。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)
Nutrients
巻: 12 ページ: 449
10.3390/nu12020449
Nutrition and metabolism
巻: 16 ページ: 84
10.1186/s12986-019-0403-2
