グリシン開裂酵素系の標的遺伝子組み換えによる高グリシン血症マウスの製作と解析

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08672593
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 呉 繁夫 東北大学, 医学部, 助手 (10205221)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富永 悌二 東北大学, 医学部, 助手 (00217548)
• Keywords: 非ケトーシス型高グリシン血症 / ノックアウトマウス / NMDA受容体 / in sity hybridization / 相同組み換え

Research Abstract

高グリシン環境のもたらす中枢神経障害の発生機序の理解のためにラット脳を用いて、グリシン開裂酵素系(GCS)の各構成酵素mRNAの脳内分布を検討した。GCSの分布をラット脳で検討すると大脳皮質、海馬、小脳、嗅球などのNMDA受容体の豊富に分布する部位にGCSも多く存在し、抑制性グリシン受容体が多く分布する脳幹部や脊髄ではほとんど存在しない事を明らかにした。更にアストログリア細胞の初代培養細胞を製作し、その活性を測定したところ、肝の比活性に匹敵する強い酵素酵素活性を認め、細胞レベルではアストログリア細胞に局在することが判明した。
NMDAの拮抗剤の投与が本症患者の脳波所見や臨床症状の改善に有効な例が多いが、抑制性グリシン受容体の拮抗剤であるストリキニ-ネなどの投与はほとんど無効である。この事と前述の脳内局在から、GCSの主な役割は後者のグリシン濃度調節を介するNMDA受容体の興奮性抑制にあると推察された。高グリシン状態に隣接NMDAはアロステリックに刺激され興奮毒性が生じ、痙攣や意識障害などの症状が現れると考えられる。
この仮説をin vivoで検証するためにES細胞を用いたノックアウト・マウスの製作を進めている。マウスのグリシン脱炭酸酵素遺伝子を単離し、その構造解析を行った。その情報を基に10Kbの相同領域を持つターゲティング・ベクターを構築し、ES細胞に導入した結果、いくつかの相同組換え体を単離した。現在これらのクローンを胚盤胞に注入しノックアウト・マウスを製作中である。

Research Products

• [Publications] Kure S, et al.: "Nonketotic hyperglycinemia" Jpn J Hum Genet. (in press). (1997)
• [Publications] Iwama H, et al.: "Depletion of cerebral D-serime in nanketotic hyperglycinemia" Biochem Biophys Res Commun. (in press). (1997)
• [Publications] Takeuchi K, et al.: "Assocation of a mutation in thiagzide-sonsitive Na Cl Cotransforter with familial Gitelman's syndrome" J Clin Endocrinol Metabol. 81 (12). 4496-4499 (1996)
• [Publications] 呉 繁夫: "非ケトーシス型高グリシン血症" 小児内科. 28. 263-266 (1996)
• [Publications] 呉 繁夫: "非ケトーシス型高グリシン血症の出生前診断" 治療. 78 (5). 2140-2144 (1996)
• [Publications] 呉 繁夫: "先天代謝異常症におけるマイクロサテライト解析" 臨床病理. 44 (2). 116-119 (1996)