環境因子の膵島遺伝子発現に対する影響の網羅的解析を基盤とした糖尿病発症機序の解明

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26461352
• 研究機関: 独立行政法人国立国際医療研究センター
• 研究代表者: 南茂 隆生 独立行政法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 室長 (50594115)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: エネルギー・糖質代謝異常 / 2型糖尿病 / 膵島 / 環境因子 / エピゲノム / 膵島 / インスリン分泌 / 動物実験

研究実績の概要

本研究では、2型糖尿病発症メカニズムを考察するために、近交系化された自然発症モデルであるKKマウスを用いた検討を行っている。このモデルマウスを二種類の異なる環境下に飼育すると、一方のグループはより早期に血糖値が上昇し始めたが、随時血中インスリン濃度を測定すると、高値が外れ値として観測される個体が出現していることが判明し、膵島遺伝子発現の個体差とも関連する所見と考えられた。
この病期のマウスから膵島を単離し、cis調節エレメント（プロモーターおよびエンハンサー）に着目したヒストン修飾のChIP-Seq解析、およびRNA-Seq解析を行った。ChIP-Seqにおいては異なる環境下の両群サンプル間でシグナルに差のある領域が多数見出されたが、特に血糖上昇群において転写不活性化の方向に変化していたcisエレメント領域には複数種類の重要転写因子モチーフのエンリッチメントが観察された。すなわち、環境負荷に曝される膵島において、代償機能を発揮する上で本来必要となる転写因子の作用が不完全となり、標的遺伝子の発現上昇のためには不利な状況であると考えられ、病態の進行を説明し得る所見の可能性がある。さらに、エピゲノム変化とトランスクリプトーム変化の関連性についても検討を行った。病態が過渡期にあり、定常状態にない複数の動物に由来するサンプルをプールして解析せざるを得なかったが、エピゲノム解析の有意な結果からは、この解析法の有用性が示された。

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

cis調節エレメントのChIP-Seq解析から、重要な転写因子モチーフを複数同定した。病態メカニズムにおける基本レベルの転写調節を明らかにし得たが、今後はこの成果を核として、考察・検討を展開することが可能となることからも、おおむね順調に進展していると考えた。

今後の研究の推進方策

モデル動物を用いた検討において、トランスクリプトーム解析に加え、エピゲノム解析が有用であった。重要所見を得るためには、検討を行う病期および解析モデルや手法の選択について慎重に考慮を重ねて行く必要がある。

次年度使用額が生じた理由

トランスクリプトームやエピゲノムのゲノム網羅的解析法は、試薬ロットや解析日の違いにより、データ比較が困難となる場合がある。高額な解析法でもあり、解析サンプルの選択や実施日決定には慎重を期する必要がある。当該年度は、多角的な検討を主にin silico的手法により行い、次年度使用額が生じることとなった。

次年度使用額の使用計画

当該年度に引き続き、in silico法による吟味を十分に行った後に、次世代シークエンサー・マイクロアレイによるエピゲノム・トランスクリプトーム解析、およびウェット実験のために使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Druggable oncogene fusions in invasive mucinous lung adenocarcinoma (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakaoku T, Tsuta K, Ichikawa H, Shiraishi K, Sakamoto H, Enari M, Furuta K, Shimada Y, Ogiwara H, Watanabe S, Nokihara H, Yasuda K, Hiramoto M, Nammo T, Ishigame T, Schetter AJ, Okayama H, Harris CC, Kim YH, Mishima M, Yokota J, Yoshida T, Kohno T
  • 雑誌名: Clin Cancer Res. 巻: 20 ページ: 3087-3093
  • DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-14-0107.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive exploration of novel chimeric transcripts in clear cell renal cell carcinomas using whole transcriptome analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Gotoh M, Ichikawa H, Arai E, Chiku S, Sakamoto H, Fujimoto H, Hiramoto M, Nammo T, Yasuda K, Yoshida T, Kanai Y.
  • 雑誌名: Genes Chromosomes Cancer. 巻: 53 ページ: 1018-1032
  • DOI: 10.1002/gcc.22211.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 膵島のゲノム網羅的解析による糖尿病発症機序の考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南茂隆生、宇田川陽秀、川口美穂、舟橋伸昭、上番増喬、平本正樹、西村渉、安田和基
  • 学会等名: 第57回日本糖尿病学会年次学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-24
• [図書] 膵β細胞分化過程におけるエピゲノム変化、内分泌・糖尿病・代謝内科 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南茂 隆生、安田 和基
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 科学評論社
• [備考] 代謝疾患研究部
  • URL: http://www.rincgm.jp/department/dia/02/