脂肪肝進行の時系列トランスオミクス解析による理解

2022 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。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得られたエピゲノム（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を用いて、1) 微分方程式モデルを用いた階層間の制御関係を推定する手法、2) 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たリン酸化の役割を推定する手法、3) 上流の制御因子（転写因子・miRNA・キナーゼ）を推定する手法を開発した。これらの結果から得られた4つの特徴を元に、代謝経路の特徴を抜き出すことに成功した。さらに、構築した多階層ネットワークを用いて、肥満において変容する経路や経路同士の制御関係を推定することが出来た。また、これにより、肥満の進行が大きく2段階に分かれることなど明らかにした。さらに、肥満前後の分子間の特徴を相互情報量とオントロジーを用いて解析する手法も開発した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Comparison of hepatic responses to glucose perturbation between healthy and obese mice based on the edge type of network structures (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito Yuki、Uda Shinsuke、Kokaji Toshiya、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Suzuki Yutaka、Kuroda Shinya、Kubota Hiroyuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: 4758
  • DOI: 10.1038/s41598-023-31547-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vivo transomic analyses of glucose-responsive metabolism in skeletal muscle reveal core differences between the healthy and obese states (2022)
  • 著者名/発表者名: Kokaji T., Eto M., Hatano A., Yugi K., Morita K., Ohno S., Fujii M., Hironaka K., Ito Y., Egami R., Uematsu S., Terakawa A., Pan Y., Maehara H., Li D., Bai Y., Tsuchiya T., Ozaki H., Inoue H., Kubota H., Suzuki Y., Hirayama A., Soga T., Kuroda S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 13719
  • DOI: 10.1038/s41598-022-17964-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multi-omics-based label-free metabolic flux inference reveals obesity-associated dysregulatory mechanisms in liver glucose metabolism (2022)
  • 著者名/発表者名: Uematsu Saori、Ohno Satoshi、Tanaka Kaori Y.、Hatano Atsushi、Kokaji Toshiya、Ito Yuki、Kubota Hiroyuki、Hironaka Ken-ichi、Suzuki Yutaka、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 ページ: 103787～103787
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.103787
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Four features of temporal patterns characterize similarity among individuals and molecules by glucose ingestion in humans (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujita Suguru、Karasawa Yasuaki、Fujii Masashi、Hironaka Ken-ichi、Uda Shinsuke、Kubota Hiroyuki、Inoue Hiroshi、Sumitomo Yohei、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
  • 雑誌名: npj Systems Biology and Applications 巻: 8 ページ: 6
  • DOI: 10.1038/s41540-022-00213-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Trans-omic analysis of obesity revealed time-dependent regulation across multiple omic layer. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kubota H.
  • 学会等名: Hot Spring Harbor International Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Trans-omic analysis of inulin response in the liver. (2022)
  • 著者名/発表者名: 2.Matsuzaki F., Uda S., Yamauchi Y., Matumoto M., Soga T., Maehara K., Ohkawa Y., Nakayama K. I., Kuroda S., Kubota H.
  • 学会等名: Hot Spring Harbor International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] トランスオミクス解析による生命現象の理解 (2022)
  • 著者名/発表者名: 久保田浩行
  • 学会等名: 最先端バイオインフォマティクス研究ミニシンポジウム
  • 招待講演
• [図書] 遺伝学の百科事典 (2022)
  • 著者名/発表者名: 久保田浩行
  • 総ページ数: 690
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] 疾患原因遺伝子・タンパク質の解析技術と創薬/診断技術への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 松﨑芙美子 久保田浩行
  • 総ページ数: 530
  • 出版者: 技術情報協会