Metabolic and functional analysis of pancreatic islet cells using the fluorescent ATP probe gene knock-in mouse

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K09746
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Metabolomics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: NAGASHIMA KAZUAKI 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (40324628)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 膵β細胞 / ATP / 不均一性

Outline of Final Research Achievements

Using pancreatic islet cells from fluorescent ATP probe gene knock-in mouse and the fluorescent Ca2+ probe Fura-2AM, we have carried out dual measurement of intracellular ATP([ATP]c) and Ca2+ ([Ca]c) concentrations and found that even beta cells in the same islet have different response to the stimuli. Using single-cell transcriptome analysis, we also found heterogeneity among beta cells in gene expressions. These data suggest beta cells in an islet are heterogeneous both functionally and genetically.

Free Research Field

医歯薬学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ATPは細胞内代謝に深く関わる。血糖低下させる唯一のホルモンであるインスリンは膵β細胞から分泌され、その機序は代謝説で説明されているが未だ詳細不詳な点が多い。本研究では、細胞内ATP濃度を測定可能な蛍光ATPプローブノックインマウス膵島とCa2+インジケーターFura2を用いて細胞内代謝変化を代謝・機能的に検討、個々のβ細胞遺伝子発現も検討し、同じβ細胞間でも代謝・機能的にも遺伝子発現的にも不均一であること、膵島内では様々な状態の膵β細胞が共存して存在（代謝・機能的にも遺伝子発現的にも不均一なβ細胞が共存）している可能性が示唆された。