2016.3

No.

51

ダブルコンジェニックSHRSP/Izmを用いた脳卒中感受性遺伝子の探索
島根大学医学部病理学講座病態病理学

大原浩貴、並河徹

脳卒中易発症高血圧自然発症ラット（SHRSP）は重度の高血圧に加え、脳血管障害を高率に自然発症する遺伝的高血圧モデルである。SHRSP は脳卒中が遺伝的な要因により発症することを強く示唆する存在であるが、どのような遺伝的異常が脳卒中発症の原因であるかについては明らかでない。これまで SHRSP の脳卒中感受性に関わる量的形質遺伝子座（QTL）の同定についての試みはなされており、1996 年に Ikeda らは SHRSP/Izm と Wistar-Kyoto ラット（WKY/Izm）の F2 世代を用いて SHRSP/Izm の第 4 染色体に脳卒中感受性 QTL が存在することを報告している 1）。また、
Rubattu らは SHRSP/Bbb と SHR/Bbb の F2 世代を用いて第 1、4、5 染色体に脳卒中感受性 QTL を同定し 2）、このうち第 1 染色体の QTL 領域を親系統の間で交換したコンジェニック系統を作製することで、同定した QTL が実際に SHRSP の脳卒中感受性に影響することを示している 3）。これらの報告に関連して、最近我々は SHRSP/Izm と SHR/Izm の交雑群から新たな脳卒中感受性 QTL を同定し、その脳卒中感受性への影響を明らかにしたので 4）、その概要について紹介する。
まず我々は、SHRSP/Izm を脳卒中を起こさない対照コントロール系統である SHR/Izm と交配し、295 匹の F2 世代を作成した。次に、この F2 世代のラットが高食塩負荷（1% 食塩水の自由摂取）により脳卒中を発症するまでの期間を調べ、マイクロサテライトマーカーを用いた連鎖解析を行うことにより、第 1、18 染色体に脳卒中感受性 QTL が存在することを明らかにした。このうち、第 1 染色体の QTL については血圧との相関も見られた 4）。なお、我々が同定した第 1 染色体の QTL は先の Rubattu らの報告にある染色体上の位置とは異なっており 2,3）、これは解析に使用した SHRSP とSHR の亜系の違い（Izm 系統と Bbb 系統）が影響している可能性がある。
SHRSPゲノム
SHRゲノム

1 18

1 18

Rat73

Rat93
Rat269

Rat11

Rat93
Rat269

Rat73
Rat11

脳卒中を発症していない個体（％）

染色体

100

Pr1̲1850

Rp1̲1800

Pr1̲18図1

Rp1̲18204060

100

脳卒中を発症するまでの期間（日）脳卒中QTLを交換したダブルコンジェニックラットの染色体構造と脳卒中感受性の評価（Hypertension，2013;65:55-61）

QTL 解析の結果をもとに、我々は SHRSP/Izm と SHR/Izm の間で交配を重ね、2 つの脳卒中感受性 QTL を両方同時に交換したダブルコンジェニック系統（Pr1̲18、Rp1̲18）を作製した（図 1）。
これらのダブルコンジェニック系統の高食塩負荷に対する脳卒中感受性を親系統（SHRSP/Izm とSHR/Izm）と比較したところ、①SHRSP/Izm を背景とする Pr1̲18 は SHRSP/Izm と比較して脳卒中感受性が大幅に低下、②SHR/Izm を背景とする Rp1̲18 は SHR/Izm と比較して脳卒中感受性が大幅に増加することが明らかになった（図 1）。いずれか一方の染色体の QTL のみを交換したコンジェニック系統（Pr1, Pr18, Rp1, Rp18）においても親系統と比較して脳卒中感受性の有意な低下もしくは増加が見られたが 4）、両方の QTL を同時に交換することで相加的に脳卒中感受性が変化することがわかった。脳卒中感受性が変化した要因の一つとして血圧への影響が考えられたが、テレメトリー法による血圧測定では SHR/Izm ベースのコンジェニック系統は収縮期血圧が SHR/Izm と同程度であるにも関わらず、脳卒中感受性が有意に高くなったことから（図 2 右側参照）、血圧以外の形質の変化も脳卒中感受性に大きく影響する可能性が示唆された。
SHRSP/Izm は 高 食 塩 負 荷 に よ り 脳 卒 中 発 症 ま で の 期 間 が 劇 的 に 短 く な る が、こ れ に はSHRSP/Izm が 示 す 食 塩 感 受 性 高 血 圧 が 深 く 関 与 し て い る と 考 え ら れ る。興 味 深 い こ と に、
SHR/Izm ベースのダブルコンジェニック系統（Rp1̲18）は食塩感受性の血圧上昇を示すことがわかった（図 2 矢印）。その他のコンジェニック系統では食塩感受性高血圧は見られなかったことから（図 2）、SHRSP/Izm の食塩感受性は第 1 および 18 染色体の当該領域に存在する遺伝子の相互作用により制御され、少なくとも部分的には、脳卒中感受性と関連しているものと考えられた。
SHRSPを背景とするコンジェニックラット

SHRを背景とするコンジェニックラット

収縮期血圧, mmHg

食塩負荷

食塩負荷
SHRSP

SHRSP

250200150-10Rp1̲18Pr1Pr1̲18Pr18SHR01020

Rp1SHR
Rp1830 -10010

図22030

日数日数
テレメトリー法による経時的な血圧測定（Hypertension，2013;65:55-61）

我々が同定した 2 つの脳卒中感受性 QTL には数百個の遺伝子が存在し、有力な候補遺伝子の発見には至っていない。SHRSP/Izm と SHR/Izm の全ゲノム配列の比較により、33 個の遺伝子でアミノ酸置換を伴う 1 塩基多型が同定されたが、既知の機能から推測して有力と考えられる遺伝子は見つからなかった 4）。これまでの経過から、有力遺伝子を絞り込むためには遺伝子発現量に関する情報が必要と考え、現在、我々が開発したダブルコンジェニック系統を用いた遺伝子発現マイクロアレイ解析を進めている。コンジェニック系統を解析に加えることで、遺伝学的には第 1、18 染色体
QTL に存在する遺伝子（転写因子などをコードする場合はその標的遺伝子も含まれる）に焦点を絞った比較検討が可能となり、SHRSP/Izm と SHR/Izm のみの比較と比べて効率的に有力遺伝子を抽出できると考えている。なお、この解析には国立国際医療研究センター研究所の加藤規弘博士、磯野正人博士に多大なご協力を頂いており、この場をお借りして深く感謝申し上げたい。
また、上記のコンジェニック系統を親系統に戻し交配することで、さらに狭い染色体断片を保持するサブコンジェニック系統を作出し、これらの脳卒中感受性を比較評価することで、候補領域のさらなる絞り込みを並行して進めている。今後、遺伝子発現情報と個体レベルでの生理学的解析の結果を統合的に解釈することで、SHRSP の脳卒中感受性を決定する原因遺伝子を同定し、その分子機構を明らかにできると期待している。
参考

1) Ikeda K, et al. Biochem Biophys Res Commun. 1996, 229: 658-662.
2) Rubattu S et al. Nat Genet. 1996, 13: 429-434.

文献3) Rubattu S et al. Physiol Genomics 2006, 27: 108-113.
4) Gandorgol TA et al. Hypertension 2013, 62: 55-61.

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