The elucidation of pathogenesis of beta cell plasticity associated with dedifferentiation in diabetes mellitus
| Project/Area Number |
23K08011
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
田部 勝也 山口大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (00397994)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 膵β細胞 / 脱分化 / Wfs1遺伝子 / 糖尿病 / Wolfram症候群 / 膵島 / 可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
糖尿病モデルマウスにおける膵β細胞不全の成因として成熟β細胞の脱分化が明らかにされ、ヒトの糖尿病でも注目されつつある。そこで、脱分化を明瞭に示すウォルフラム症候群のモデル動物Wfs1欠損マウスにおいて脱分化の成因を解明し、このマウスで見出したβ細胞不全に対する治療標的候補の脱分化誘導における役割の解明を通じて新たな糖尿病の治療戦略を創出する。また、ウォルフラム症候群と２型糖尿病患者においてβ細胞脱分化を実証し細胞可塑性に基づく病態形成の共通性を解明する。本研究の成果は糖尿病の病態理解や治療戦略創出に加え、細胞分化という普遍的な生命現象の理解に貢献することが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖尿病モデルマウスにおける膵β細胞不全の成因としてβ細胞系譜障害とそれに続く脱分化が明らかにされ、ヒトの糖尿病でも注目されている。本研究は、脱分化を明瞭に示すウォルフラム症候群のモデル動物Wfs1欠損マウスにおける脱分化誘導機構と鍵分子の同定を目的とする。高血糖を呈さない若齢Wfs1欠損マウスの単離膵島を用いたRNA-sequenceより小胞体ストレス関連遺伝子の発現亢進、β細胞系譜遺伝子群の発現低下および幹細胞および内分泌前駆細胞遺伝子の発現亢進を確認した。組織レベルでも前駆細胞マーカーであるNeurog3、Aldh1a3およびCD81の出現を確認した。β細胞をYFPで永久標識し系譜解析を行ったところ、Wfs1欠損β細胞が進行性にインスリン産性能を失い、小胞体ストレス応答分子であるBip発現とeIF2αのリン酸化が減少した。すなわち、インスリン産性能を失った脱分化β細胞における小胞体ストレスの軽減が推察された。また、ATAC-sequenceにおいて、インスリン遺伝子、系譜マーカーである転写因子MafAやPdx1遺伝子の転写調節領域におけるクロマチン構造変化が明らかになった。一方、Wfs1欠損マウスのβ細胞ではストレス応答分子Txnipの発現が増強しており、脱分化誘導におけるTxnipの役割を明らかにするためにWfs1:Txnip二重欠損マウス（DKO）を樹立した。このマウスでは脱分化抑制とともにインスリン分泌能が維持され、遺伝的系譜解析において機能的β細胞の保持が示された。以上の結果より、Wfs1欠損マウスでは小胞体ストレス亢進と関連しβ細胞脱分化が誘導され、その過程でTxnipが鍵となる役割を担っていることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
作業仮説に矛盾しない研究成果を得ており網羅的ゲノム機能解析を計画通りに進めることができた。細胞内エネルギー代謝変化に基づく脱分化機構とそこでのTxnipの役割の解析にも着手している。以上より、研究を遅滞なく進められており概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点で研究計画に修正を要す点はななく計画に従い研究を進めていく。脱分化誘導機構について小胞体ストレスによる細胞内エネルギー代謝への影響に焦点をあて解明を行う。単離膵島におけるATP産生能とともに酸化的解糖、脂肪酸代謝、アミノ酸代謝および代謝呼吸をフラックスアナライザーを用いて解析しWfs1欠損β細胞におけるエネルギー代謝変化とエネルギー基質特異性を解明する。さらに、エネルギー代謝異常に対するTxnip欠損の効果を解明し、脱分化抑制との因果関係を明らかにする。一方、β細胞脱分化に対するGLP-1の効果を系譜解析を行い明らかにし、膵組織におけるNeurog3, Aldh1a3、MafAの発現をTxnipの発現変化とともに解析する。また、独自に構築した２型糖尿病患者の外科切除膵組織アーカイブを用いて脱分化細胞の病理学的特性と非内分泌細胞への細胞運命転換を解析し希少疾患であるウォルフラム症候群と２型糖尿病におけるβ細胞の病態の共通性を解明する。
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Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
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[Journal Article] A case of multiple glucagonomas with no clinical manifestations of excess glucagon despite hyperglucagonemia2023
Author(s)
Amano S, Suenaga S, Hamamoto K, Yada S, Tsuyama T, Shinoda S, Tanaka Y, Takemoto Y, Harada E, Tanabe K, Asahara S, Hoshii K, Takami T.
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Journal Title
DEN Open
Volume: 3
Issue: 1
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Txnip preserves brown fat innate thermogenic capacity2023
Author(s)
鄒朦, 田部勝也, 椎木幾久子, 河野大輔, 香川正太, 田口昭彦, 池田賢司, 山田哲也, 奥屋茂, 北村忠弘, 増谷弘, 谷澤幸生
Organizer
第34回分子糖尿病学シンポジウム
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