2022 年度実施状況報告書

糖尿病における嗅覚障害の発症メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号	21K09603
研究機関	東京工業大学
研究代表者	榎本孝幸東京工業大学, オープンファシリティセンター, 技術職員 (70635680)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	嗅覚障害 / 糖尿病 / 行動 / 神経障害 / 生殖
研究実績の概要	嗅覚障害は、主に匂いを感じるための細胞やその情報処理をする神経回路が障害されることによって引き起こされるが、糖尿病で併発するメカニズムはよく分かっていないことが多い。本研究計画では、糖尿病モデルマウスを用いて糖尿病の発症や進行、治療が嗅覚システムの形成や機能に与える影響を明らかにし、糖尿病性嗅覚障害の発症メカニズムの解明を目指している。本研究計画では、まず新規に作製した自然発症型糖尿病モデルマウスにおける嗅覚システムの形成や、嗅覚機能を調べる予定にしていたが、これらの実験に必要となるマウスを自然交配によって確保することが極めて難しいことが明らかとなった。そのため当初の研究計画を変更し、体外受精によるマウス個体の作出に着手していた。新規糖尿病モデルマウスの受精卵を必要量作製して凍結保存していたが、本年度に偽妊娠マウスへの胚移植を複数回行ったところ、そこからマウス個体はほとんど産まれなかった。この産仔が得られない表現型は、糖尿病個体から採取して体外受精に用いた精子や卵子に起因し、糖尿病病態に相関する可能性が考えられる。現在、糖尿病の病態と精子・卵子の状態や受精率、個体出生率などの相関関係を調べている。本研究計画に必要となる新規糖尿病モデルマウスは、別途熊本大学から送付してもらい複数の凍結精子や凍結受精卵のストックを作製している。本年度より、これらの凍結ストックを用いて糖尿病モデルマウスを再度作出し解析を進める予定である。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 4: 遅れている理由本研究で必要となる新規糖尿病マウスを自然交配によって得る予定であったが、このマウス系統の維持交配が極めて難しいことが明らかとなり、実験に用いるマウスを確保するための計画を大幅に変更せざるおえない状況となっている。研究計画初年度に、交配の組み合わせや週齢を検討しても妊娠マウスを得ることが出来ないことが判明し、その対応策として、体外受精によって新規糖尿病マウス受精卵を作製していた。本年度、偽妊娠マウスへの胚移植によって個体作出を試みたものの、新規糖尿病マウス個体がほとんど産まれなかった。原因を調べたところ、高血糖状態もしくは、糖尿病で併発する疾患の影響によって、用いた精子や卵子に異常をきたしている可能性があることが明らかとなった。現在、詳細な原因を調査中だが、熊本大学から異なるストックのマウスを送付してもらい、糖尿病が悪化する前段階で複数の凍結精子・受精卵ストックを作製中である。糖尿病の病態と精子・卵子の状態、受精率、個体出生率などの相関関係を整理して、論文や紀要等にまとめる予定にしている。実験対象となる遺伝子改変マウスの確保に時間を要し、実験が計画通りに進まなかったため、現在までの進捗状況としては遅れているが、生殖科学における新たな知見が得られることも考えられる。令和３年度から令和５年度に行う予定だった本研究計画はマウス個体を得るために１年間以上追加で必要となったため、１年延長して４年計画で実施することを検討する。
今後の研究の推進方策	今後の本研究課題は、以下３つの方策により遅れている計画を推進させる。 ① 新規糖尿病モデルマウスの精子・受精卵の新たな凍結ストックを複数作製する。精子や卵子を採取する糖尿病個体の病状と、その採取した精子や卵子の状態や受精度、個体出生率との相関関係を明らかにする。 ② 新しい凍結ストックからマウス個体を作出し、嗅覚システムの組織や嗅覚機能を調べる。必要なマウスの行動解析は、今年度に所属機関で新たに整備される共通のマウス行動実験装置を用いて実施する。 ③ 新たなストックから作出した新規糖尿病マウスの細胞治療および薬物治療を行い、嗅覚システムや嗅覚機能を調べる。この実験計画は元々最終年度である本年度に実施予定であったが、研究計画を1年延長し、令和６年度での実施を検討する。
次年度使用額が生じた理由	当初研究計画で予定していた自然交配によって遺伝子改変マウス（新規糖尿病モデル）の個体を得ることは極めて難しいことが判明した。さらに糖尿病の病態によって精子や卵子がその影響を受け、人工受精による個体作出でさえも困難となる事態に直面している。当該遺伝子改変マウスの精子や受精卵の異なる凍結ストックから、個体作出を試みていたが、研究計画で予定されていた実験や解析はほとんど実施出来ていない状況である。これまでの遺伝子改変マウスの個体作出のための試薬類は、所属組織で受託している生殖補助業務で余った廃棄予定の試薬類を使用していたため直接経費の使用実績が無く、それらの残予算は全て翌年度以降での変更された研究実施計画で使用予定としている。また、本研究に必要なマウス個体を得るために予見不可能な追加の時間がかかってしまったため、当初の３年計画から１年延長して４年計画とする予定である。次年度使用額が生じる残予算は、研究計画の１年延長分として充当を考えている。