生体異物代謝酵素遺伝子をノックアウトした魚は糖尿病を発症する

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2026-06-23 東京大学

東京大学を中心とする国際共同研究グループは、生体異物代謝酵素として知られるシトクロムP450 1A(CYP1A)遺伝子をノックアウトしたジャワメダカを解析し、この魚が糖尿病様の症状を示すことを発見した。当初は化学物質やマイクロプラスチックの代謝研究を目的としていたが、トランスクリプトーム解析の結果、肝臓でインスリン、グルカゴン、ソマトスタチンおよびその受容体など、血糖調節に関わる遺伝子の発現が著しく増加していることが判明した。さらに、ノックアウト魚では血糖値の上昇が認められ、インスリン遺伝子発現が増加しているにもかかわらず高血糖状態であることから、インスリン抵抗性が生じていると考えられた。また、肝肥大や肝臓中性脂肪の蓄積も確認され、糖尿病の特徴と一致した。これらの結果は、CYP1Aが従来知られていた生体異物代謝だけでなく、糖・脂質代謝の制御にも重要な役割を担う可能性を示している。本研究は、糖尿病発症機構の解明に新たな視点を提供するとともに、CYP1Aノックアウト魚が糖尿病研究の新規モデル生物となる可能性を示した。

生体異物代謝酵素遺伝子をノックアウトした魚は糖尿病を発症する
CYP1A遺伝子ノックアウトジャワメダカの主な性質

<関連情報>

シトクロムP450 1a(CYP1A)ノックアウトしたジャワメダカは糖尿病様の症状と生殖能力の低下を示す Cytochrome P450 1a (CYP1A)-Knockout Javanese Medaka Fish Exhibit Diabetic Traits and Reduced Reproductive Capacity

Suhaila Rusni, Yuki Yoshioka, Hilda Mardiana Pratiwi, Toshiyuki Takagi, Muhammad Rahmad Royan, Yuya Hojo, Seiichi Uno, Shinji Kanda, Yusuke Takehana, Masato Kinoshita, Koji Inoue
The FASEB journal  Published: 22 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1096/fj.202502623R

ABSTRACT

Cytochrome P450 1A (CYP1A) is an enzyme localized in the endoplasmic reticulum of liver cells. Although its roles in detoxification of exogenous substances have been investigated, its endogenous functions remain poorly understood. Here, we compared liver transcriptomes of CYP1A-knockout (KO) Javanese medaka (Oryzias javanicus) with those of wild-type (WT) fish to determine the physiological roles of CYP1A. We identified 508 differentially expressed genes (DEGs), including genes involved in glucose metabolism that were highly upregulated, such as insulin, glucagon, and somatostatin. KO fish exhibited elevated blood glucose levels, increased liver mass, and higher hepatic triglyceride levels, together with upregulation of glucose-regulatory genes, suggesting insulin resistance and a diabetic-like condition. In addition, some genes associated with reproduction, including zona pellucida sperm-binding proteins 1 and 3 (ZP1 and ZP3), were downregulated. Decreased spawning rates and fertilization rates confirmed reduced reproductive capacity in KO fish. Thus, this study demonstrates that CYP1A has endogenous functions in glucose homeostasis and reproduction. The CYP1A-KO strain is expected to serve as a model for investigating detailed physiological processes related to diabetes and reproductive mechanisms, as well as the relationship between these processes mediated by CYP1A.

生物化学工学
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