| 研究課題/領域番号 |
19H03141
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
林 純一 筑波大学, 生命環境系(名誉教授), 名誉教授 (60142113)
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| 研究分担者 |
米川 博通 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基盤技術研究センター, 特任研究員 (30142110)
高橋 智 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50271896)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ヒト老化 / ミトコンドリア呼吸欠損 / 細胞分裂阻害 / 細胞分化阻害 / Shmt2遺伝子 / Gcat遺伝子 / 一炭素代謝 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的はShmt2とGcat遺伝子破壊マウスを用いて応募者の仮説「ヒトの老化で進行するゲノム修飾の一部は短命ではなく長寿に貢献する」を検証するため実験１～５まで行う。実験1：Shmt2破壊ヘテロマウス（Shmt2+/m）が短命か長寿かの寿命調査を開始した：Shmt2破壊ヘテロマウス（Shmt2+/m）とShmt2遺伝子を破壊していないマウス（Shmt2+/+）をそれぞれ20頭以上の飼育を開始した。実験2：Shmt2破壊ホモマウス（Shmt2m/m）の胚致死の原因を解明した。胚致死になる直前の13.5日胚では脳に比べ肝臓の萎縮が激しく貧血様症状を呈することからそれぞれの臓器の1CM代謝産物の質量分析とFACS解析した。その結果、Shmt2遺伝子破壊により胎児肝臓の血球細胞特異的に1CM代謝産物異常が生じていること、そしてこれにより血球細胞の細胞分化と細胞分裂が阻害され胎児貧血になることが胚致死の原因であることを明らかにした。この研究成果はScientific Reports 9, 16054. doi:10.1038/s41598-019-52372-6.に公表し、実験２は目的を達成した。実験3：胚致死と老化をレスキューする栄養素の解明は成功しなかった。妊娠メスに葉酸やグリシンなどの栄養素（サプリメント）を投与しても Shmt2破壊ホモマウス（Shmt2m/m）を胚致死からレスキューできなかった。実験4: Shmt2m/m胚から樹立したMEFsを用いて細胞のがん化への影響を明らかにするため、Shmt2破壊ホモマウスの胚からShmt2m/mMEFsを樹立し、さらにこの細胞株の不死化に成功した。実験5：Gcat破壊ホモマウス（Gcatm/m）とGcat遺伝子を破壊していないマウスをそれぞれ20頭以上準備し寿命調査を開始した。
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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
実験１と実験５は遺伝子破壊がマウスの寿命に与える影響を調べるため、さらに２年程度の飼育が必要である。
実験２はShmt2遺伝子破壊がマウス胚致死になる原因を突き止めScientific Reports 9, 16054 (2019)で報告したことにより目的を完全に達成し完了した。
実験３は妊娠メスマウスに様々なサプリメントを摂取させることで、Shmt2遺伝子破壊マウスの胚致死をレスキューしようとしているが未だ成功していない。
実験４はShmt2破壊ホモマウスの胚からShmt2m/mMEFsの樹立と、この細胞株の不死化に成功した。今後は次のステップに向け順調に実験が進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
実験1：Shmt2破壊ヘテロマウス（Shmt2+/m）が短命か長寿かの寿命調査を開始した：Shmt2破壊ヘテロマウス（Shmt2+/m）とShmt2遺伝子を破壊していないマウス（Shmt2+/+）をそれぞれ20頭以上の飼育を開始した。マウスB6J系統の平均寿命は約2.5年であるため完了までにさらに２年程度飼育が必要である。
実験2：Shmt2破壊ホモマウス（Shmt2m/m）の胚致死の原因を解明し、Scientific Reports 2019に公表することでこの実験は完了した。
実験3：胚致死と老化をレスキューする栄養素の解明は成功しなかった。妊娠メスに葉酸やグリシンなどの栄養素（サプリメント）を投与しても Shmt2破壊ホモマウス（Shmt2m/m）を胚致死からレスキューできなかった。今後は他の栄養素との組み合わせ投与を行う予定である。
実験4: Shmt2m/m胚から樹立したMEFsを用いて細胞のがん化への影響を明らかにするため、Shmt2破壊ホモマウスの胚からShmt2m/mMEFsを樹立し、さらにこの細胞株の不死化に成功した。今後は不死化した細胞株を用いて、がん化やがんの増殖が抑制されるかどうかを明らかにする予定である。
実験5：Gcat破壊ホモマウス（Gcatm/m）とGcat遺伝子を破壊していないマウスをそれぞれ20頭以上準備し寿命調査を開始した。今後は一部のGcat破壊ホモマウスの各組織のメチオグ リオキサール（MGO）定量をHPLCを用いて一定期間毎に行い、Gcat破壊ホモマウスにも Gcat破壊線虫と同じホルミシス効果が出現しているか否かを明らかにする予定である。
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