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Elucidation of the functional regulatory mechanism of pancreatic islets via monoamine signaling

Research Project

Project/Area Number 20K08325
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 53010:Gastroenterology-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

SAKANO DAISUKE  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40571039)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords膵臓 / インスリン / ドパミン / ヘテロ性 / β細胞 / モノアミントランスポーター / ROS / 細胞死 / 分化 / 脱分化 / 糖尿病 / 膵島 / ドーパミン
Outline of Research at the Start

これまでの多能性幹細胞を用いた再生医療研究はいかに高効率にインスリン産生細胞(β細胞)を作製するかに注力してきた。しかし、インスリン分泌機能が細胞分化のだけでなく、生体における臓器がいかにしてその機能を維持するのかといった機構が再現されていないことが原因であると考えている。
本研究では過去の研究成果に基づき、膵島様の三次元的な細胞塊中でドーパミンを介する細胞間シグナルを再現することにより、インスリン分泌、細胞の可塑性、増殖性、細胞死などを生体に近い状態で再現できると考えている。これらの研究は再生医療における既存の分化培養手法の改善に貢献できる。

Outline of Final Research Achievements

In order to use pancreatic β cells derived from ES cells and iPS cells to more efficiently perform regenerative medicine for diabetes, it is necessary to understand how pancreatic β cells maintain their functions in vivo.
Our research team recently revealed that the heterogeneity of dopamine-producing ability in pancreatic β cells maintains their function as a cell population by controlling the generation of intracellular reactive oxygen species (ROS). In this project, in order to analyze this mechanism in more detail, we focused on the regulation of the expression of tyrosine hydroxylase (TH) which is required for dopamine synthase, in β cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの再生医療研究では、より均質な細胞集団を分化誘導させることを目指すことが多かった。今回の研究成果は、生体内では細胞個々の異なる性質が重要であり、これらの“ヘテロ性”をも再現することがより効果的な再生医療での細胞治療につながることを示唆するものであった。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Dopamine negatively regulates insulin secretion through D1-D2 receptor heteromer.2022

    • Author(s)
      Uefune F, Aonishi T, Kitaguchi T, Takahashi H, Seino S, Sakano D, Kume S
    • Journal Title

      Diabetes

      Volume: 71 Issue: 9 Pages: 1946-1961

    • DOI

      10.2337/db21-0644

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] VMAT2 Safeguards β-Cells Against Dopamine Cytotoxicity Under High-Fat Diet?Induced Stress2020

    • Author(s)
      Sakano Daisuke、Uefune Fumiya、Tokuma Hiraku、Sonoda Yuki、Matsuura Kumi、Takeda Naoki、Nakagata Naomi、Kume Kazuhiko、Shiraki Nobuaki、Kume Shoen
    • Journal Title

      Diabetes

      Volume: 69 Issue: 11 Pages: 26-33

    • DOI

      10.2337/db20-0207

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Insulin2Q104del (Kuma) mutant mice develop diabetes with dominant inheritance2020

    • Author(s)
      Sakano Daisuke、Inoue Airi、Enomoto Takayuki、Imasaka Mai、Okada Seiji、Yokota Mutsumi、Koike Masato、Araki Kimi、Kume Shoen
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 12187-12187

    • DOI

      10.1038/s41598-020-68987-z

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 膵β細胞におけるドーパミン生合成の役割とその制御機構の解明2023

    • Author(s)
      板谷勇輝、上船史弥、徳間啓、富永成海、坂野大介、粂昭苑
    • Organizer
      日本分子生物学会第45回年会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 膵β細胞におけるD1-D2ヘテロ多量体を介したドーパミンによるインスリン分2021

    • Author(s)
      上船史弥、坂野大介、粂昭苑
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ドパミンによる膵臓発生機構の解明2021

    • Author(s)
      井上愛里、坂野大介、粂昭苑
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] 糖尿病学20202020

    • Author(s)
      坂野大介 粂昭苑
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      診断と治療社
    • ISBN
      9784787824639
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] 「膵β細胞再生療法の最前線」『糖尿病・内分泌代謝科』2020

    • Author(s)
      坂野大介 粂昭苑
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      科学評論社
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] ドーパミンD2受容体を介して 膵臓のβ細胞量が調節される

    • URL

      https://educ.titech.ac.jp/bio/news/2016_07/052422.html

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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