急性•変動性難聴の病態解明を目指した蝸牛内遺伝子発現調節、外側壁機能の分析

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研究担当者

増田 正次

研究内容

有毛細胞の発生と生存にかかわる遺伝子の発現を調整するメカニズムにおいて、転写調節はほとんど解明されていない。POU4F3は蝸牛有毛細胞の発生、生存に関わる分子であり、蝸牛内では有毛細胞に選択的に発現している。本研究ではPOU4F3がどのように転写調節を受けているかを分析することで頭記のメカニズム解明を目指している。その分析方法として、Pou4f3の上流8.5kbのDNA 領域(8.5kb)を切り出し、これをeGFP上流に結合させたトランスジーンを(8.5kb-eGFP)を有するマウスの蝸牛を用いた(図1)。8.5kbのどこにどのような転写因子が結合することで下流に存在する遺伝子(eGFP)が蝸牛内で発現するのかを分析した。この研究過程において、有毛細胞特異的遺伝子が複数のエンハンサーにより発現調節されていること(図2)、またそのエンハンサー上で単一の転写因子を作用させるよりも、特定の複数転写因子の組み合わせを作用させたほうが効率的にeGFPが発現することが分かった(図3)。海外においては単一の転写因子をコードした遺伝子の導入により有毛細胞再生を図る臨床研究が行われているが、より効率的に有毛細胞を再生させるには複数かつ特定の組合せで転写因子を発現させる方が有利な可能性が示唆される。

有毛細胞の他に注目している解剖学的部位は蝸牛外側壁である。蝸牛外側壁は正常聴力維持に必須の機能を有している。さらに、急性、変動性難聴を生じ得る特異な性質を有している。例えば、(1)全身性のストレスに応じて外側壁細胞群がストレス応答を生じ機能障害を起こすこと、(2)外側壁の障害が、ある一定レベルにとどまっている場合は障害が回復し、それに応じた聴力の低下や回復が見られること、(3)一部の細胞は再生すること、などである。本研究においてはオプトジェネティクスやtTS-TetOシステムを用い、任意のタイムポイント、任意のタイムスケールで特定の外側壁細胞の機能低下や特定の遺伝子のノックダウンを誘導し、可逆性難聴の再現に成功している。現在は血管条の中間細胞をターゲットに分子レベルでの詳細な検討を行っており、本年中に論文発表予定である。

図1 8.5kb-eGFPを有したマウスの蝸牛
有毛細胞がeGFPを発現している。Masuda M, et al. TFE2 and GATA3 enhance induction of POU4F3 and myosinVIIa positive cells in nonsensory cochlear epithelium by ATOH1. Dev Biol 2012; 37: 68-80. より転載。

図2 8.5kbを様々な長さに編集した場合にどの細胞でeGFPが発現するか
特定領域が含まれた場合にすべての有毛細胞に均一、かつ強くeGFPが発現する。Masuda M, et al. The promoter and multiple enhancers of the pou4f3 gene regulate expression in inner ear hair cells. Mol Neurobiol 2016; Epub ahead of print.より転載。

図3 8.5kb-eGFPマウス蝸牛にAtho1(A)とその転写因子遺伝子を導入し、発生した異所性有毛細胞様細胞の数
A単独よりほかの転写因子を導入することで、より多くの有毛細胞様細胞が発生する。Masuda M, et al. TFE2 and GATA3 enhance induction of POU4F3 and myosinVIIa positive cells in nonsensory cochlear epithelium by ATOH1. Dev Biol 2012; 37: 68-80.より転載。

学外共同研究者

新潟大学医学部 生理学教室 日比野 浩(ひびの ひろし)

発表論文

  • 1. 増田正次,吉田昭男,川浦光弘,吉原重光. 甲状腺悪性リンパ腫の1症例.耳鼻咽喉科頭頸部外科 71:371-374,1999.
  • 2. Masuda M,Yoshida A,Kawaura M, Yoshihara S. 放射線治療23ヶ月後に下咽頭瘻孔を形成し頸動脈破裂をきたした症例(Hypopharyngeal fistula-induced rupture of the carotid artery 23 Months after irradiation).日本気管食道科学科会報51:39-42,2001.
  • 3. 冨田俊樹,増田正次,田川崇正,川崎泰士,宮島奈歩,小川郁. 幼時の外傷が原因と考えられた右頸部venous aneurysm症例.JOHNS 20:909-914,2004.
  • 4. 増田正次,井上泰宏,佐藤美奈子,神崎晶,滝口洋一郎,山下大介,栗田昭宏,藤岡正人,小川郁. 純音聴力レベルと聴性定常反応を利用した推定聴力レベルとの比較-聴力正常者を対象にAuderaを用いて—.Audiology Japan 47:207-213,2004.
  • 5. 佐藤美奈子,小川郁,井上泰宏,増田正次. HHIA(Hearig Handicap Inventory for Adults)日本語版を用いた聴覚障害の評価法に関する検討.日本耳鼻咽喉科学会会報 107:489-493,2004.
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  • 20. 佐藤佑樹、増田正次、甲能直幸. ステロイド精神病を呈した急性感音難聴の1例.日本耳鼻咽喉科学会会報 116:969-,2013.
  • 21. 増田正次. 高齢者の難聴.日本老年医学会雑誌 51:1-10,2014.
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  • 25. Masuda M, Li Y, Pak K, Chavez E, Mullen L, Ryan AF. The promoter and multiple enhancers of the pou4f3 gene regulate expression in inner ear hair cells. Molecular Neurobiology:[Epub ahead of print],2016.
  • 26. Kasakura-Kimura N, Mausda M, Mutai H, Masuda S, Morimoto N, Ogahara N, Misawa H, Sakamoto H, Saito K, Matsunaga T. WFS1 and GJB2 mutations in patients with bilateral low-frequency sensorineural hearing loss. Laryngoscope: [inpress],2017.

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