非観血的ベータセルリン遺伝子導入によるβ細胞再生促進療法の確立

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12557089
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮川 潤一郎 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (00127721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今川 彰久 大阪大学, 医学部・附属病院, 医員 ; 山縣 和也 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (70324770) ; 山本 浩司 大阪大学, 医学部・附属病院, 助手 (60304060) ; 東山 繁樹 大阪大学, 医学部, 助教授 (60202272) ; 森脇 信 大阪大学, 医学部・附属病院, 医員
• Keywords: β細胞 / 糖尿病 / 再生 / 分化 / ベータセルリン / 遺伝子治療 / 増殖因子

Research Abstract

本研究は、インスリン分泌細胞である膵β細胞の枯渇ないし疲弊した1型および一部の2型糖尿病において、膵組織内分泌幹細胞からβ細胞の分化・新生を誘導し同細胞を増加させる(βcell massを増加させる)ことにより、インスリン治療からの解放ないしインスリン必要量を減少させる、新たな糖尿病治療法の開発をめざしたものである。
1.成体膵におけるβ細胞の分化・新生機構を明らかにするため、新に確立したアロキサン膵部分灌流糖尿病マウスおよび膵管部分結紮マウスを用いて解析を行った。その結果、β細胞分化・新生に関わるcell sourceは導管細胞であり、胎生期の膵内分泌細胞の分化に重要とされる転写因子群(IPF1/PDX-1,Islet1,Nkx6.1,Nkx2.2,Pax6など)が導管細胞の一部に誘導されることを明らかにした。また、膵導管細胞にIGF1、TGFβやactivinAの発現も誘導ないし増強され、これらの転写因子や分化ないし増殖因子はβ細胞の分化・新生に重要な役割を演じているものと考えられた。
2.β細胞分化誘導因子と考えられるベータセルリンのin vivo投与によるβ細胞の分化・新生誘導ないし促進効果および糖尿病治療効果を確認するとともに、内分泌幹細胞と考えられる膵導管を標的とする特異的な遺伝子導入法の開発を試みた。ヒトに応用した場合、本法によれば、非観血的な「内視鏡的経膵管遺伝子導入法」による非侵襲的遺伝子治療が糖尿病に対して可能となる。まず、マウスにおいて、アデノウイルス発現ベクター(LacZ組み込み体)を用いて、導管細胞への遺伝子導入を行ったところ、重篤な膵炎等を惹起することなく長期生存が可能で、導管細胞を中心とする遺伝子導入が可能であることが判明し、ヒトへの応用が可能であることを推測させた。この成果を踏まえ、胎生期膵組織に強く発現し増殖ないし分化因子と考えられるベータセルリン(BTC)およびヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB-EGF)組み込み体を用いて、両遺伝子の膵導管細胞への導入によるβ細胞の分化・新生誘導効果を試みた。組み込み体の作成に成功したHB-EGF組み込み体による遺伝子導入により、膜アンカー型HB-EGFでのみ、導管細胞からのβ細胞の分化・新生現象が確認されたが、耐糖能を改善するほどの結果は得られなかった。アデノウイルス発現ベクターの濃度や感染時間等の問題が存在する可能性がありさらに検討を要すると考えられた。ベータセルリン組み込み体についても、β細胞の分化・新生誘導効果を中心に検討中である。

Research Products

• [Publications] Yamamoto K., Miyagawa J., Waguri M.et al.: "Recombinant human betacellulin promotes neogenesis of β-cells and ameliorates glucose intolerance in mice with diabetes induced by selective alloxan perfusion"Diabetes. 49. 2021-2027 (2000)
• [Publications] Tokumaru S., Higashiyama S., Miyagawa J., et al.: "Ectodomain shedding of epidermal growth factor receptor ligands is required for keratinocyte migration in cutaneous wound healing"J.Cell.Biol.. 151(2). 209-219 (2000)
• [Publications] Tamura R., Miyagawa J., Nishida M., et al.: "Immunohistochemical localization of Betacellulin, a member of epidermal growth factor family, in atherosclerotic plaques of human aorta"Atherosclerosis. 155. 413-423 (2000)
• [Publications] Imagawa A., Moriwaki M., Miyagawa J., et al.: "Pancreatic biopsy as a procedure for detecting in situ autoimmune phenomena in type 1 diabetes mellitus-Close correlation between serological markers and histological evidence of cellular autoimmunity-"Diabetes. 50. 1269-1273 (2001)
• [Publications] Yamagata K., Nammo T., Miyagawa J., et al.: "Overexpression of dominant-negative mutant HNF-1α in pancreatic β-cells causes abnormal islet architecture with decreased expression of E-cadherin, reduced β-cell proliferation and diabetes"Diabetes. 51. 114-123 (2002)
• [Publications] 李 銘, 山本浩司, 森脇 信, 宮川潤一郎, 他: "導管部結紮マウスにおける導管細胞からβ細胞への新生"Diabetes Frontier. 12(6). 813 (2001)