DNAメチル化障害とその量的形質遺伝子座を用いた健康支援研究のモデル開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K18403
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 井原 一成 弘前大学, 医学研究科, 教授 (10266083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中路 重之 弘前大学, 医学研究科, 特任教授 (10192220) ; 森信 繁 吉備国際大学, 保健医療福祉学部, 教授 (30191042) ; 谷澤 薫平 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 准教授 (50771812)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Keywords: DNAメチル化 / エピジェネティックス / 環境影響 / 量的形質遺伝子座 / 健康支援

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、約2,000人の地域住民において、BDNF遺伝子を例に、環境要因の影響を受けやすいことが見込まれるエクソンⅠのプロモーターの狭領域内で多数のCpG部位のメチル化率を測定し、全ゲノムシークエンス（WGS）データとスーパーコンピューターを用いることで、まず（A）メチル化率の量的形質遺伝子座（meQTL）を探索し、（B）BDNFのmRNA発現に影響を与えるCpG部位のメチル化障害を特定する。その上で（C）meQTLとメチル化率を考慮した上での、喫煙、運動習慣などの環境要因がBDNFのmRNAの発現に与える影響を検討することで、遺伝特徴とメチル化率を考慮した健康支援、precision healthの新しい研究モデルを開発することを目的としている。また（D）WGSデータとメチル化率とmRNA発現のデータを用いてDNA構造を考慮した転写メカニズムを明らかにするものである。
本年は弘前市で行われた疫学調査に参加した737人について、mRNA用Paxgene採血管による血液の収集を試みた。血液検査参加者724名のうち684人より十分量の血液を採取できた。また、724人についてBDNF蛋白測定用の血清とメチル化率を測定するDNA抽出用の全血検体とを収集した。運動習慣や喫煙など環境要因は、アンケート票で情報取集した。
前年度以前に収集した血液検体の収集状況も調査し、2021年度は、健診参加者536人中530人よりmRNA用Paxgene採血管による採取で525人から十分な採血量を得、また同数の血清を保管していたことを確認した。メチル化率測定のDNA抽出用に、同数の生化学検査後の血液を収集していた。
血液分析と既存のWGSデータを用いた統計解析に向けて、研究分担者の森信と１回、谷澤と2回、いずれも弘前大学に来訪してもらい打ち合わせを行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

コロナ禍のためデータ収集を行った今年度の疫学調査の参加者数は予想をやや下回ったが、検体の収集保管はスムーズに進んだ。検体数は、前年度のPaxgene採血管で収集した血液を加えれば、予定数を上回った。前年度にDNA抽出用に検査会社から生化学検査後の血液を入手した検体については、収集保管状況からDNA抽出が十分に出来ない可能性のあることが明らかになった。今後、mRNA用の血液からDNAも抽出しなければならない可能性がある。
血液試料の分析については、分担研究機関の分析機器の故障により十分に進まなかかった。研究分担者である森信が致し方ない事情で分担研究者から辞任することになった。対面での打ち合わせやオンラインでの打ち合わせにより対応策を協議し、森信の紹介によりメチル化解析の専門家である新しい研究分担者を迎えることで対応することとした。これにより、森信が行うことになっていたBDNF遺伝子のメチル化率測定と血清BDNF値及びBDNFのmRNA発現値の測定支援、統計学的解析の助言とBDNF転写メカニズムの検討とを実施できる体制を構築し強化することが出来た。研究分担者の谷澤とは、打ち合わせを積み重ねてmeQTLのデータベースの調査を行うことにより、弘前大のWGSデータを用いることで、meQTLデータベースには収載されていないBDNF遺伝子の新しいmeQTLを特定できることなど本研究の発展性を確認し、まずDNAメチル化率測定を行うことの重要性を確認した。
谷澤との打ち合わせでは、既存のmeQTLのデータベースの調査を行い、弘前大学の有するWGSの活用方法を検討した。

Strategy for Future Research Activity

2023年度は、弘前大学で開始する疫学調査に参加し、血液試料の収集と環境要因の疫学情報の収集を進める。コロナ禍が落ちつきつつあるので、予定している1000人に近いデータ数を収集したい。まず、研究に用いるメチル化率の測定では、新しい研究分担者の施設に弘前大学の教員または大学院生を次年度派遣して実施する。データ精度を確保するためには、測定者のトレーニングが必要となるが、そこで用いる検体は、本科研費用に収集したデータではなく、今年度の検体保管状況の調査で把握した他の調査フィールドで収集し十分な検体保存数のある年度のデータを使うことにする。この検体利用についての倫理審査を受ける。また、メチル化解析は本研究の要であるので分析を促進するために、本研究費を活用して、メチル化測定を行うためのパイロシークエンサーを弘前大学内に設置することも模索する。血清BDNFの測定については、2023年度の試料収集後、2020年度から2023年度までの合計2000人分をまとめて弘前大学内で分析を2023年度内に完了する。mRNA分析については、年度内に分析を開始する。

Causes of Carryover

コロナ禍のため疫学調査の参加者が予定の約2/3に留まり、調査・分析に使用する消耗品などの予算の利用が進まなかった。また、研究分担者のもとで血液試料の分析を行う予定であったが、分析機器の故障のため試料の分析が出来なかったため予算の執行が進まなかった。
次年度は、新たに迎えた研究分担者の研究室の分析機器で血液試料の分析を進めることになるので、それに次年度使用額を用いる予定である。また、分析機器を新たに購入して弘前大学内に設置して分析を更に進めることを計画している。