Elucidation of the mechanism of pancreatic beta-cell failure in diabetes using comparative biology-based approach

本研究では、①膵β細胞障害の遺伝素因の同定、②膵β細胞障害の発症経路の同定、③ゲノム編集による候補変異の検証、④マウス・ラット・ヒトの比較生物学的解析による膵β細胞障害機構の解明について研究を遂行する。今年度は下記の項目について研究を実施した。①膵β細胞障害の遺伝素因の同定：肥満糖尿病モデルZFDMラットと単純肥満モデルZFラットとの交配により作出した戻し交雑仔（N2）のうち肥満を呈するfa/faホモ型のオスのN2仔について、分担者の須山らが開発したSNPタイピングのプラットフォームを用いて約3万個のSNPの遺伝子型判定を行うとともに須山らが開発したエクソーム解析（発現制御領域含む）のプラットフォームを用いて候補遺伝子（変異）を同定した。②膵β細胞障害の発症経路の同定：前年度に引き続き、ZFDMラットおよびKK-Ayマウスについて、随時血糖値が正常な時期および随時血糖値の上昇とともに耐糖能異常が顕在化する時期に膵島を単離し、RNAシーケンス解析により遺伝子発現の経時的変化ならびに発現異常を示す遺伝子の同定を進めた。さらに、新たに確立された肥満糖尿病モデルNSY-Ayマウスを解析対象に加えることとし、体重および血糖値の推移などの基本的な情報を獲得した。③ゲノム編集による候補変異の検証：上記①および②から得られた膵β細胞障害への関与が疑われる1つの候補遺伝子（変異）について、ゲノム編集により野生型アレルへ置換し、膵β細胞障害が抑制されるか否かの検証を進めた。

本研究では、①膵β細胞障害の遺伝素因の同定、②膵β細胞障害の発症経路の同定、③ゲノム編集による候補変異の検証、④マウス・ラット・ヒトの比較生物学的解析による膵β細胞障害機構の解明について研究を遂行する。今年度は下記の項目について研究を実施した。①膵β細胞障害の遺伝素因の同定：肥満糖尿病モデルZFDMラットと単純肥満モデルZFラットとの交配により作出した戻し交雑仔（N2）のうち肥満を呈するfa/faホモ型のオスのN2仔について、分担者の須山らが開発したSNPタイピングのプラットフォームを用いて約3万個のSNPの遺伝子型判定を行うとともに須山らが開発したエクソーム解析（発現制御領域含む）のプラットフォームを用いて候補遺伝子（変異）を同定した。②膵β細胞障害の発症経路の同定：前年度に引き続き、ZFDMラットおよびKK-Ayマウスについて、随時血糖値が正常な時期および随時血糖値の上昇とともに耐糖能異常が顕在化する時期に膵島を単離し、RNAシーケンス解析により遺伝子発現の経時的変化ならびに発現異常を示す遺伝子の同定を進めた。さらに、新たに確立された肥満糖尿病モデルNSY-Ayマウスを解析対象に加えることとし、体重および血糖値の推移などの基本的な情報を獲得した。③ゲノム編集による候補変異の検証：上記①および②から得られた膵β細胞障害への関与が疑われる1つの候補遺伝子（変異）について、ゲノム編集により野生型アレルへ置換し、膵β細胞障害が抑制されるか否かの検証を進めた。