抗炎症作用を有しうる膵β細胞特異的新規因子の解析

• Project/Area Number: 23K19627
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0904:Internal medicine of the bio-information integration and related fields
• Research Institution: 株式会社関西メディカルネット(関西電力医学研究所)
• Principal Investigator: 徳本 信介 株式会社関西メディカルネット(関西電力医学研究所), 糖尿病研究センター, 客員研究員 (10755862)
• Project Period (FY): 2023-08-31 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 膵β細胞 / 糖尿病 / 2型糖尿病 / インスリン

Outline of Research at the Start

2型糖尿病の進行には、インスリンを分泌している膵臓のβ細胞の障害が大きく関与している。申請者は、炎症抑制因子による膵β細胞保護が治療の新たなアプローチとなるとの仮説を立て、膵β細胞において抗炎症作用を持つ可能性のある新規因子(Fam151a)を同定した。本研究ではFam151a因子の生理的機能を解明するため、Fam151aを過剰発現させたトランスジェニックマウスや、後天的にFam151aを膵β細胞へ遺伝子導入したマウスを作製し、これらのマウスモデルを慢性炎症がある条件下で飼育し解析を行う。Fam151aに抗炎症作用があると想定されるため、新しい2型糖尿病の治療開発に繋がると期待される。

Outline of Annual Research Achievements

生体内でのFam151aの生理学的役割を明らかにするため、カリフォルニア大学デービス校から入手したFam151a floxedマウスとRIP-Creを交配し、膵β細胞特異的Fam151aノックアウトマウスを樹立した。このマウスの継代し、随時血糖・体重を測定したが、コントロール群と有意差は認められなかった。また12週齢の時点で、経口ブドウ糖負荷試験(OGTT)を行ったが、コントロール群と負荷前後の血糖値や血中インスリン濃度に有意差は見られなかった。AAVベクターを用いたFam151a過剰発現マウスモデルを用いた解析では、野生型マウスにInsulin promoterとFam151aを含むAAV8を胆管から逆行性に投与し、通常食の元で、随時血糖・体重を測定したが、コントロール群と有意差は認められなかった。AAVベクター投与後のマウスの膵組織を解析したところ、各膵島の全β細胞の約15%しかFam151aが発現していなかった。このことからAAVベクターによってFam151aの発現誘導の効率が悪いため、全ての膵β細胞にFam151aが過剰発現するTransgenic mouseの作成を目指した。CRISPR/Cas9を使用し野生型マウス受精卵の遺伝子編集を行い、Insulin promoter下にFam151a遺伝子配列を組み込んだtransgeneをRosa26領域内へノックインした受精卵を仮親マウスに移植した。その結果、Rosa26領域内へFam151a遺伝子配列を組み込んだ仔が2匹生まれ、このTransgenic mouseのコロニーを増やす予定としている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初目指していた、膵β細胞特異的Fam151aノックアウトマウスの樹立に成功し、さらにその表現系の解析も完了している。またAAVベクターを用いたFam151a過剰発現マウスモデルの作成に関しても、AAVベクターの後天的投与によるFam151a過剰発現マウスモデルも作成できた上、その表現系の解析にも成功した。β細胞にFam151aが過剰発現するTransgenic mouseの作成に関しては、CRISPR/Cas9システムを活用することで野生型マウス受精卵の遺伝子編集を行い、Insulin promoter下にFam151a遺伝子配列を組み込んだtransgeneをRosa26領域内へノックインした受精卵を作成し、仮親マウスに移植した。その結果、Rosa26領域内へFam151a遺伝子配列を組み込んだ仔が2匹ほど生まれた。この仔の遺伝子シークエンスを行っても、正確にtransgeneが組み込まれており、予定通りのTransgenic mouseを樹立できている。以上から、本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

AAVベクターを用いたFam151a過剰発現マウスモデルに関しては通常食ではなく、今度高脂肪食投与し、その表現系の変化を評価する。ただAAVベクターの後天的投与によってFam151aは膵β細胞に15％ほどしか発現誘導されていないので、全β細胞にFam151aが発現するtransgenicマウスにて再度Fam151aの発現によるβ細胞への作用を探索する。また樹立したtransgenicマウスに関してはその表現系(随時血糖・体重）と経口ブドウ糖負荷試験(OGTT)を行い、表現系の解析を通常食のみならず、高脂肪食の条件下でも行う。さらに、transgenicマウスに高脂肪食を与えたのち、膵島を単離し、RNA-seqやプロテオミクス解析などオミックス解析にて網羅的に、Fam151aの発現によるβ細胞への影響を詳細に調べる。