| 研究課題/領域番号 |
22K08345
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| 研究機関 | 藤田医科大学 |
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研究代表者 |
釘田 雅則 藤田医科大学, 病態モデル先端医学研究センター, 講師 (50440681)
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| 研究分担者 |
山本 康子 藤田医科大学, 保健学研究科, 准教授 (00331869)
長尾 静子 藤田医科大学, 病態モデル先端医学研究センター, 教授 (20183527)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 多発性嚢胞腎症 / キヌレニン / キヌレン酸 |
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| 研究実績の概要 |
多発性嚢胞腎症（PKD）は高頻度に発症する遺伝病の腎疾患の1つであり、腎臓に多数の嚢胞ができる。バソプレシン受容体の拮抗薬であるトルバプタンがPKDの治療薬として承認されているが、この薬は多尿という副作用がある。そのため、別の経路を標的としたPKD治療薬の開発が望まれている。
申請者らは、PKDモデル動物であるPCKラットの腎臓において、トリプトファン代謝産物であるキヌレニン、キヌレン酸が有意に増加すること、それらをリガンドとするarylhydrocarbon receptorが活性型になっていることを知見として得た。そこで、この経路を調べるためにPKDの責任遺伝子とトリプトファンからキヌレニンの代謝に関係する酵素である
Ido1、Ido2のダブルノックアウトマウス、PKDの責任遺伝子とキヌレニンからキヌレン酸の代謝に関係する酵素であるKat2のダブルノックアウトマウス作成を計画していた。
近年、Pkd1 RC/RCマウスが開発され、このマウスの腎臓にてIdo1の発現量が増加していること、Ido1のノックアウトおよびIdo1阻害薬の投与によりPKDの病態が抑制されることが報告された。このマウスは、PCKラット同じくキヌレニン、キヌレン酸が増加していた。そこで、当初はPkd1ノックアウトマウスを使用する予定であったが、予定を変更しPkd1 RC/RCマウスを使用することとした。本年度は、CRISPR-Cas9を用いてPkd1 RC/RCマウスを作成した。現在は、作成したPkd1 RC/RCの維持・繁殖を行い、規模を大きくしている。このマウスとKat2のダブルミュータントマウスを作成し、病態などを解析していく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
申請者らは、PKDモデル動物であるPCKラットの腎臓において、トリプトファン代謝産物であるキヌレニンおよびキヌレン酸が有意に増加するという知見を得た。この経路を解析するためには代謝経路に関連する酵素を発現する遺伝子をノックアウトする必要がある。これをラットで行うのは現実的ではないため、対象をPkd1ノックアウトマウスに変更した。このマウスでは、Pkd1-/-は胎生致死であり、Pkd1+/-は6ヶ月齢で嚢胞が数個できる。対象動物の変更に伴い、腎臓におけるトリプトファン代謝産物や関連遺伝子の発現量を調べる必要があったが、Pkd1+/-はほとんど病態が出ないため、変化がないことも推察された。
近年、Pkd1 RC/RCマウスが開発された。このマウスは明らかな病態ができるのに1年かかるが、ヒトの病態に近いと考えられている。また、腎臓の代謝産物の解析で、PCKラット同様にトリプトファン代謝産物が有意に増加していた。2023年に、このマウスを用いてIdo1のノックアウトおよびIdo1阻害薬の投与はPKDの病態を抑制することが報告された。本研究と同様の実験であり、今後実験を進める上で、Pkd1 RC/RCを使用する方が有用であると考えた。当初の予定を変更して、Pkd1 RC/RCを用いて研究することにしたため、遅れている。現在は、CRISPR-Cas9を用いて作成したPkd1 RC/RCマウスの維持・繁殖を行い、規模を大きくしている
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| 今後の研究の推進方策 |
CRISPR-Cas9を用いて作成したPkd1 RC/RCマウスの維持・繁殖を行い、規模を大きくする。
Pkd1 RC/RCのマウスの腎臓において、論文通りトリプトファン代謝産物、特にキヌレニン、キヌレン酸が増加しているかを調べる。また、トリプトファン代謝経路に関連する遺伝子、特にトリプトファンからキヌレニンの代謝に関係する酵素であるIdo1、Ido2、キヌレニンからキヌレン酸の代謝に関係する酵素であるKat2の発現量が変化しているかを調べる。
その後、Pkd1 RC/RCマウスとKat2 +/-マウスで交配を行い、Pkd1 RC/+ - Kat2 +/-を作成する。このマウス同士の交配を行い、Pkd1 RC/RC - Kat2 -/-マウスを得る。この両遺伝子がホモのマウスが得られる確率は1/16と低い。そのため、Pkd1 RC/RC - Kat2 +/-マウス、もしくはPkd1 RC/+ - Kat2 -/-マウスを得てから、それらのマウスを交配して両遺伝子がホモのノックアウトマウスを得る。50週齢でPkd1 RC/RC - Kat2 -/-、Pkd1 RC/RC - Kat2 +/+マウスの病態解析を行い、腎臓の病態変化を調べる。
Pkd1 RC/RC - Kat2 -/-マウスの腎臓に病態変化があった場合、Kat2阻害薬、もしくは作動薬をPkd1 RC/RCマウスに4週齢から50週齢まで投与し、腎臓の病態を解析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の予定では、Pkd1ノックアウトマウスを使用する予定であった。しかし、2023年にPkd1 RC/RCマウスという明らかな病態ができるのに1年かかるがヒトの病態に近いと考えられているマウスを用いて、腎臓においてトリプトファン代謝産物が有意に増加していること、トリプトファンからキヌレニンの代謝に関係する酵素を発現するIdo1遺伝子のノックアウトおよびIDO1阻害薬の投与はPKDの病態を抑制することが報告された。本研究と同様の実験であり、今後実験を進める上で、Pkd1 RC/RCを使用する方が有用であると考え。当初の予定を変更して、Pkd1 RC/RCを用いて研究することにしたため、今年度は当初の予定通り費用を使えず、次年度に費用が発生した。
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