神経塩味チャネルの実体究明を基盤とする減塩物質の開発

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19728
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 阿部 啓子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任教授 (10151094)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: 塩味チャネル / クロライドイオンチャネル / 食塩受容

研究実績の概要

食塩は食物の美味しさを決定する重要な味物質である。一方、塩分摂取過多は高血圧、がん等の疾病の原因となり、減塩食品の創出は学術的、産業的、社会的に大きく注目されている。塩味受容に関してはNa+とCl-が必須である。にもかかわらずこれまで食塩（NaCl）の味細胞受容に関わるチャネル分子に関してはアミロライド感受性マウスENaCが報告されているのみである。申請者は塩味受容 Type I 味細胞に発現する遺伝子をRNA-sec法（次世代シークエンス）を駆使し、膜貫通領域含有および Type II 味細胞（甘・旨・苦）消失のSkn-1a-/-マウスも同等の発現量であること、in situ hybridizationで味細胞特異的な発現をしている新規イオンチャネル（nClチャネルと表記）を見い出し、塩味チャネル候補分子と推定した。HEK293T培養細胞を用いた電気生理実験（パッチクランプ法）からnCl分子はクロライドイオンチャネルであることが明らかになった。さらに、このチャネルをノックアウトしたマウスの塩味応答性は野生型マウスに比べ優位に低下した。本研究は、候補塩味チャネルを活性化させる因子を食品成分から見い出し、減塩食品の創成に貢献することが期待される。

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

本研究では、nClチャネルのイオンチャネル分子特性とnCl-KOマウスの味覚特性を解析する基盤研究とnClチャネルの活性化に関与する食品因子探索の開発研究を実施し、現在の進捗状況は以下の通りである。
（1）nClチャネルをHEK293細胞に導入し、NaCl受容機構を電気生理学的（パッチクランプ法）に解析した。Cl-阻害剤によりnClチャネル活性が低下した。Cl-以外のanionの種類による特性を解析した結果、イオン透過性はCl- >F- >B2- >I- の順であった。
（2）ゲノム編集（TALEN法）によりnCl-KOマウスを作成した。nCl-KOマウスの飼育、味覚テストの研究は朝倉富子氏（連携研究者）が担当した。
（3）nCl-KOマウスの二瓶嗜好性テストでは、塩味忌避性が優位に低下した。他の基本味である甘・旨・苦・酸味の嗜好性には変化が見られなかった。
（4）nCl-KOマウスの口腔内味溶液への滴下に伴う味神経（舌咽・鼓索神経）応答解析を行った結果、舌咽神経の塩味応答が優位に低下した。減塩食品の開発には、塩味センシング技術の構築が必須である。そこで、nCl分子を導入した培養細胞アッセイ系が塩味センシング技術として利用できるかの可能性を解析した。官能検査により塩味強度は温度により変化するが、nCl培養細胞系アッセイでも確認でき、この系は塩味センシング技術として活用できることが明らかになった。

今後の研究の推進方策

本研究では、nClチャネルのイオンチャネル分子特性とnCl-KOマウスの味覚特性を解析する基盤研究とnClチャネルの活性化に関与する食品因子探索の開発研究を実施する計画である。昨年度は主にnClチャネルの基盤研究を行った。本年度はnClを活用する塩味センシング技術を用いて、塩味増強物質探索の開発研究を行う。塩味イオンチャネルの分子実態を解明し、それを導入した培養細胞アッセイ系を構築し、活性化因子の探索を行うことで減塩食品の創成に貢献する。
（1）nCl塩味センシング技術の構築に向けたアッセイ条件の検討を行う。
（2）塩味増強効果を持つ化合物とそれらの類縁体を合成し、塩味増強活性を測定する。活性を示す化合物については官能検査での確認を実施する。
（3）香辛料化合物についてもスクリーニングを行う。

次年度使用額が生じた理由

2018年度に予定していた開発研究は2019年度に実施する計画となった。そのためスクリーニングのパッチクランプアッセイ系の消耗品費（試薬・器具など）536,076円を2019年度に使用したい。

研究成果

• [雑誌論文] Novel indole and benzothiophene ring derivatives showing differential modulatory activity against human epithelial sodium channel subunits, ENaC beta and gamma. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kasahara, Y., Sakurai, T., Matsuda, R., Narukawa, M., Yasuoka, A., Mori, N., Watanabe, H., Okabe, T., Kojima, H., Abe, K., Misaka, T., and Asakura, T.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 83 ページ: 243-250
  • DOI: DOI: 10.1080/09168451.2018.1533802
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The anti-arthritis effect of olive-derived maslinic acid in mice is due to its promotion of tissue formation and its anti-inflammatory effects. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimazu, K., Fukumitsu, S., Ishijima, T., Toyoda, T., Nakai, Y., Abe, K., Aida, K., Okada, S., and Hino, A.
  • 雑誌名: Mol. Nutr. Food Res. 巻: 63 ページ: e1800543
  • DOI: doi: 10.1002/mnfr.201800543
• [雑誌論文] Administration of Bifidobacterium breve strain A1 prevents cognitive impairment in an alzheimer’s disease model mouse. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y., Shimada, K., Mitsuyama, E., Kuhara, T., Yasuoka, A., Kondo, T., Abe, K., and Xiao, Jin-zhong.
  • 雑誌名: Alzheimer’s Dementia 巻: 14 ページ: 305
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jalz.2018.06.091
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The G-alpha-12/13-coupled receptor, LPA4 limits proper adipose tissue expansion and remodeling in diet-induced obesity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yanagida, K., Igarashi, H., Yasuda, D., Kobayashi, D., Ohto-Nakanishi, T., Akahoshi, N., Sekiba, A., Toyoda, T., Ishijima, T., Nakai, Y., Shojima, N., Kubota, N., Abe, K., Kadowaki, T., Ishii, S., and Shimizu, T.
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 3 ページ: e97293
  • DOI: 10.1172/jci.insight.97293
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hepatic fatty acid biosynthesis in KK-Ay mice is modulated by administration of persimmon peel extract: a DNA microarray study. (2018)
  • 著者名/発表者名: Izuchi R., Ishijima, T., Okada, S., Abe K., and Nakai, Y.
  • 雑誌名: Food Sci. Nutr. 巻: 6 ページ: 1657-1663
  • DOI: 10.1002/fsn3.728
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oral administration of edible seaweed Undaria pinnatifida (wakame) modifies glucose and lipid metabolism in rats: a DNA microarray analysis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshinaga, K., Nakai, Y., Izumi, H., Nagaosa, K., Ishijima, T., Nakano, T., and Abe, K.
  • 雑誌名: Mol. Nutr. Food Res. 巻: 62 ページ: e1700828
  • DOI: 10.1002/mnfr.201700828
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Short-term mastication after weaning upregulates GABAergic signaling and reduces dendritic spine in thaoamus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, M., Nagai, T., Saito, Y., Miyaguchi, H., Kumakura, K., Abe, K., and Asakura, T.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 498 ページ: 621-626
  • DOI: org/10.1016/j.bbrc.2018.03.032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Food functionality research as a new national project in special reference to improvement of cognitive and locomotive abilities. (2018)
  • 著者名/発表者名: Abe, K. and Misaka, T.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 82 ページ: 573-583
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1412249
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Human intervention trial on maple syrup to evaluate its biological effects (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiko Abe
  • 学会等名: ACS National Meeting & Expo, Division of Agricultural and Food Chemistry
  • 招待講演
• [学会発表] ケミカルライブラリーを用いたhuman ENaC活性化剤のスクリーニング (2019)
  • 著者名/発表者名: 笠原洋一、松田龍星、成川真隆、安岡顕人、森直紀、阿部啓子、三坂巧、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 肝臓遺伝子発現による自然薯ムカゴ粉末および抽出物摂取効果の検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 篠崎文夏、山下治之、亀井飛鳥、嶋田耕育、野原正勝、荒井綜一、阿部啓子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] ロスマリン酸摂食によるアルツハイマー病発症遅延に関与する血漿マイクロRNAの探索とその機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 家山智子、長谷知輝、山下玲、嶋田耕育、濱口毅、篠原もえ子、山田正仁、阿部啓子、小林彰子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 長期間の咀嚼による小脳の遺伝子発現変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永井俊匡、浅野実久、齊藤美佳、齋藤芳和、阿部啓子、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] ラットの幼若期における咀嚼刺激が海馬の遺伝子発現と記憶能力に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮口一勢、永井俊匡、斉藤芳和、安岡顕人、阿部啓子、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 脳梗塞患者の全血を用いた脳梗塞バイオマーカーmiRNAの探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中まゆひ、阿部新、斉藤芳和、安岡顕人、阿部啓子、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 5つの基本味溶液嚥下時における表面筋電図と嗜好性の関連解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 梅谷華奈、上田玲子、小西史子、安岡顕人、阿部啓子、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 塩ストレス下で生育したトマト果実中のトランスクリプトーム解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 朝倉浩子、山川隆、阿部啓子、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 窒素施肥がイネ種子のデンプン組成に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝一朗、黒田昌治、緑川景子、阿部啓子、朝倉富子
  • 学会等名: 日本農芸化学会2019年度大会
• [学会発表] 健康寿命を延ばす食生活の創出 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: もりや市民大学
  • 招待講演
• [学会発表] SIPにおける研究の目的や、はとむぎ実証研究成果により、健康長寿のまちづくりに期待できること (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 健康長寿はとむぎ100歳講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代機能性食品科学への道 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 第5回 日本薬膳学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代機能性農林水産物・食品の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: アグリビジネス創出フェア2018
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性食品の健康評価ツールとしての未病マーカーの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 第25回 日本未病システム学会学術総会「健康長寿を求めて-チームワークが躍動する未病の世界」
  • 招待講演
• [学会発表] 食と健康 その科学の進展と機能性脂質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 日本脂質栄養学会第27回大会「健康長寿と脂質栄養」
  • 招待講演
• [学会発表] 食品科学と臨床栄養学のコラボレーションの進展 とくに機能性食品による糖尿病予防 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 第7回沖縄糖尿病最新治療コングレス
  • 招待講演
• [学会発表] 「機能性食品ゲノミクス」の成果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: ILSI JAPAN東京大学寄付講座「機能性食品ゲノミクス」シンポジウム：機能性食品科学の基盤から実用化に至る統合的成果と新たな息吹き
• [学会発表] 次世代機能性農林水産物・食品の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 戦略的イノベーション創造プログラムSIP 評価委員会
• [学会発表] 次世代機能性農林水産物・食品の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部啓子
  • 学会等名: 戦略的イノベーション創造プログラムSIP 農業 推進委員会
• [備考] 東京大学 日清食品寄付講座「味覚サイエンス」
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/tastescience/
• [備考] 東京大学「食品機能学」寄付講座
  • URL: http://www.bt.a.u-tokyo.ac.jp/classes/cat1/labs-014/