DNAメチル化に着眼した母体高血糖によるエピゲノム記憶の解析と先制医療への応用

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K11642
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 佐藤 直市 九州大学, 大学病院, 助教 (70419547)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 母体高血糖 / DoHAD仮説 / 網羅的メチル化解析 / エピゲノム編集 / 転写因子

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はエピゲノム修飾の一つであるDNAメチル化に着眼し、母体の栄養・代謝障害のひとつである高血糖が出生児における成人後の肥満や糖尿病への易罹患性をきたす分子機序を解明することである。本研究では妊娠マウスにStreptozotocin(STZ)を用いて糖尿病を誘導し、出生仔の表現型の解析を行った。STZ糖尿病母体よりの出生仔はコントロールマウスよりの出生仔と比し、出生後28日までの低体重が認められた。現在耐糖能異常や肥満に対する感受性など長期的な代謝表現型を検討し、子宮内環境としての母体高血糖が出生児の疾患発症に及ぼす影響を検討している。また表現型の機序についての検討を行うため胎生期18.5日から出生後28日までの4時点において肝臓・骨格筋・膵臓・脂肪組織を採取し、マイクロアレイによる遺伝子発現プロファイル解析とPBAT法による全ゲノムレベルでのメチローム解析を行った。コントロールマウスからの産仔における解析では出生前後の肝臓においてはDNAメチル化と遺伝子発現の変化がみられ、特に乳仔期においてその変化は顕著であった。またDNAメチル化の変化を制御するPPARα、CNNB1などの複数の転写因子を同定することができた。現在STZ糖尿病母体マウスからの産仔についても同様の解析を行っており、母体高血糖が出生前後の代謝臓器との機能成熟におよぼす影響や、その機序としての出生仔のDNAメチル化の変化、遺伝子発現の変化を検討している。STZ母体よりの出生仔とコントロール仔との比較では脂質・コレステロール代謝に関連する遺伝子群における発現の差異を認めており、表現型を説明しうる遺伝子群についても解析を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度の研究により出生前後の肝臓における肝臓の遺伝子発現、DNAメチル化の変化についての網羅的解析を行うことができ、クラスター解析やその制御因子の解析を行うことができた。コントロールの出生仔に比してSTZ糖尿病母体マウスからの出生仔において遺伝子発現やDNAメチル化が変化している遺伝子群も同定しており、表現型に及ぼす影響についての解析を進めている。

Strategy for Future Research Activity

今後はSTZ糖尿病母体マウスよりの出生仔の長期的な表現型解析を行い、メチローム解析、トランスクリプトーム解析の結果から出生前後の母体高血糖が出生仔の成獣後における表現型を変化させる機序を解析する。新生仔期に母体高血糖によりDNAメチル化が変化し、成獣後まで維持され、表現型に影響を及ぼす遺伝子を「エピゲノム記憶遺伝子」として同定する。同定したエピゲノム記憶遺伝子を制御する転写因子を解析し、転写因子と相互作用するエピゲノム制御因子をChIP-MS法により探索することにより、出生前後のDNAメチル化の変化が成立する機序を明らかにする。

Causes of Carryover

当該年度においてはマウスの表現型とその機序の解析を行った。エピゲノム記憶遺伝子の同定とエピゲノム編集技術によるDNAメチル化改変動物の作製については次年度に行うこととなったため、次年度使用額が生じた。