新規レポーターマウスを用いたα細胞容量制御機構の解明

• Project/Area Number: 21K16345
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 氷室 美和 順天堂大学, 大学院医学研究科, 非常勤助教 (10896301)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: α細胞 / グルカゴンシグナル / 細胞容量 / 膵α細胞 / 内分泌細胞 / 糖尿病

Outline of Research at the Start

以前我々は蛍光特性を経時的に変化させα細胞を時間軸に沿って解析するためのレポーターマウス“Gcg-Timer”マウスを作製し、様々な分化段階のα細胞を高時間分解能で単離することに成功した。最近申請者はグルカゴン遺伝子を欠失させたGcg-Timerマウスでは、胎生期のみならず成体でもα細胞新生が誘導されることを見出した。グルカゴンシグナル抑制によりα細胞の増殖が亢進することが知られていたが、この結果はα細胞新生もまた誘導されることを示している。本研究では、グルカゴンシグナルを抑制したGcg-Timerマウスより新生α細胞を単離し、グルカゴンシグナル抑制がα細胞新生を誘導する分子機構を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

以前我々は前駆細胞から分化したばかりの新生α細胞は緑色蛍光を、より分化したα細胞は緑色蛍光および赤色蛍光を呈するレポーターマウスGcg-Timerマウスを作製し、生理条件下で成体マウスにおいてはα細胞新生が起きないことを明らかにした。グルカゴンシグナルを抑制されたマウスの膵島ではα細胞の過形成が生じ、α細胞容量が増加することが報告されているものの、α細胞新生とα細部の自己複製とを区別しながら解析した報告はない。そこで本研究ではGcg-Timerマウスを用いてグルカゴンシグナル抑制下におけるα細胞新生の有無を解析した。グルカゴン遺伝子を欠損させたGcg欠損Gcg-Timer（GcgCreER; Gcg-Timer）マウスを作製し、3-12週齢の膵切片を共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果、成体Gcg-Timerマウスでは認めない緑色蛍光細胞を認め、α細胞新生が誘導されていた。さらに、2週齢の野生型マウス、Gcg-Timerマウス、Gcg欠損Gcg-Timerマウスの膵臓を摘出しトリプシン処理後Flowcytometryを行い、異なる蛍光細胞検出パターンを観察し得た。
グルカゴン遺伝子欠損のみでなく、薬物投与によるグルカゴンシグナル抑制による観察を行うため、グルカゴン受容体拮抗薬、またはグルカゴン抗体を7-8週齢Gcg-Timerマウスに投与し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて組織学的観察を行った。グルカゴン受容体拮抗薬、あるいはグルカゴン抗体を用いた際に、α細胞新生を示す緑色蛍光優位な細胞が観察された。しかしながら誘導される細胞が少なく、若齢マウスへの投与や投与期間を調整することで誘導効率が変化するか検討を行っている。

Research Products

• [Presentation] 糖尿病再生医療の実現に向けた膵α細胞分化機構の解明 (2022)
  • Author(s): 氷室 美和
  • Organizer: 第65回日本糖尿病学会年次学術集会