タイムラプスイメージングに基づく膵島形成原理の解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08090
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 吉田 真子 関西医科大学, 医学部, 講師 (40392170)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 膵臓発生 / 膵島形成 / 多色細胞系譜追跡実験 / ノックインマウス / Sox9

Outline of Annual Research Achievements

糖尿病の主な原因としてインスリン産生β細胞の細胞数減少および機能低下が知られており、その根本的な治療法として膵島移植に一定の成果が認められている。近年、ドナー不足の問題を解消できるiPS細胞を利用した移植再生医療への期待が高まっており、β細胞を効率的に誘導するための研究開発が盛んに行われている。しかしながら、安全性評価およびコストなどの観点から、スタンダードな治療法として確立されるには引き続き多くの時間を要することが予想される。そこで、本研究では発生生物学的アプローチにより膵島形成原理を解明し、再生医療分野への貢献を目指すこととした。具体的には、原始膵管に出現する膵前駆細胞がどのような仕組みで離層・移動・集合・分化・増殖して機能的膵島が構築されるのか、タイムラプスイメージングを用いた単一細胞レベルでの詳細な動態解析を行い、 その分子機構解明を試みる。
本研究課題を遂行するため、Sox9-IRES-CreERT; Rosa26-Rainbowマウスを用いて多色細胞系譜追跡実験を実施した。本マウスでは、タモキシフェン誘導によってSox9陽性膵前駆細胞が青・橙・赤の3色いずれかに標識され、その後の細胞の遷移様式を詳細に追跡することが可能である。妊娠14日目のマウス母体へのタモキシフェン投与によりSox9陽性細胞を特異的に標識した後、胎生16日目のマウス胎仔由来の膵臓組織切片を作製し、観察した。その結果、原始膵管に出現したSox9陽性細胞から膵管・腺房・初期膵島への発生が認められた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究代表者が平成29年2月2日に出産し、同年8月31日まで育児休暇を取得したことに加え、復職後の9月1日から翌年2月1日まで育児のための短時間勤務制度を利用していたため、実際の研究期間及び研究時間が短縮されたこと、並びに研究活動再開のための準備に時間を要したことなどの理由により、当初の計画より遅れている。

Strategy for Future Research Activity

膵臓の発生過程において原始膵管からどのようにして膵前駆細胞が離層・移動・集合・分化・増殖して膵島が構築されるのか明らかとするため、タイムラプスイメージングを用いた単一細胞レベルでの詳細な動態解析を行う。本目的を達成するため、既存のRosa26-Rainbowマウスに加え、研究代表者が所属する研究室にて新たに開発が進められている最大35色の蛍光標識が可能なRosa26-triple Rainbowマウスを利用する。その他、膵臓原基のex vivo培養法、胎生期マウス膵臓の新鮮切片培養法ならびにtrans-wellを用いた3T3-J2細胞との共培養法を試み、in vitroで膵臓発生を再現するために最適な3次元培養法を確立する。これにより、数日から1週間程度の長期タイムラプスイメージングを実現し、膵島形成原理の解明に努める。