脂肪肝進行の時系列トランスオミクス解析による理解

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03237
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 久保田 浩行 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (40376603)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: トランスオミクス解析 / 脂肪肝 / 肥満 / システム生物学

研究実績の概要

脂肪肝はインスリン抵抗性や非アルコール性脂肪肝炎・肝ガンの原因である。これまでに食餌性肥満誘導マウス（DIOマウス）を用いて複数のオーム階層の網羅的な解析が行われてきた。本申請ではDIOマウスを用いて脂肪肝の多階層に跨る時系列データから多階層ネットワークを同定・数理モデルを作成することで肥満進行の全体像を理解するだけでなく、多階層オミクスデータの解析手法を開発することを目的としている。既に取得した5～20週齢の肥満誘導マウスとコントロールマウス、合計40個体の肝臓サンプルからエピゲノム（H3K4me3, H3K27ac）、トランスクリプトーム、プロテオーム、リン酸化プロテオーム、メタボロームのデータの予定していた全てのオームデータを取得した。肥満誘導を行った肝臓サンプルからこれだけの時系列、オミクスデータを取得した例はなく貴重なリソースとなる。これらのデータから微分方程式モデルを用いて階層間の制御関係を推定する手法を開発した。また、リン酸化プロテオームとプロテオーム、トランスクリプトームのデータを用いてプロテオーム階層に対するリン酸化の役割を推定する手法も開発した。これらの手法は階層間の制御メカニズムを初めて推定を可能とした手法である。また、筋肉と肝臓における臓器連関の肥満における変容も明らかにすることができた。さらに、新たなトランスオミクス解析の手法を開発し、肝臓のインスリン作用に対するメタレベルでの制御機構を明らかにした。

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

コロナによる研究の遅れを取り戻せつつある。さらに臓器連関を見出すトランスオミクス解析の手法や、メタレベルでの制御機構を明らかにする手法を開発することに成功しているため。

今後の研究の推進方策

肥満進行のサンプルを用いて引き続き解析を行い、脂肪肝進行の全体像を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Trans-omic analysis reveals obesity-associated dysregulation of inter-organ metabolic cycles between the liver and skeletal muscle (2021)
  • 著者名/発表者名: Egami R., Kokaji T., Hatano A., Yugi K., Eto M., Morita K., Ohno S., Fujii M., Hironaka K., Uematsu S., Terakawa A., Bai Y., Pan Y., Tsuchiya T., Ozaki H., Inoue H., Uda S., Kubota H., Suzuki Y., Matsumoto M., Nakayama K., Hirayama A., Soga T., Kuroda S.
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 ページ: 102217～102217
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102217
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An extensive and dynamic trans-omic network illustrating prominent regulatory mechanisms in response to insulin in the liver (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki Fumiko、Uda Shinsuke、Yamauchi Yukiyo、Matsumoto Masaki、Soga Tomoyoshi、Maehara Kazumitsu、Ohkawa Yasuyuki、Nakayama Keiichi I.、Kuroda Shinya、Kubota Hiroyuki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 36 ページ: 109569～109569
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109569
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Selective Regulation of the Insulin-Akt Pathway by Simultaneous Processing of Blood Insulin Pattern in the Liver (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Kubota
  • 雑誌名: Methods of Mathematical Oncology 巻: 1 ページ: 203～213
  • 査読あり
• [図書] レディオミクス入門 (2021)
  • 著者名/発表者名: 2.久保田浩行
  • 総ページ数: 338
  • 出版者: オーム社