ヒトiPS細胞を用いた2型糖尿病感受性遺伝子による糖尿病発症機序の解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K09882
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 淺原 俊一郎 神戸大学, 医学研究科, 特命助教 (00570342)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 膵β細胞 / 2型糖尿病 / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

代表者はこれまでに、2型糖尿病感受性遺伝子KCNQ1が糖尿病発症、ならびに膵β細胞不全を起こすメカニズムについて、遺伝子組換えマウスを用いて解明してきた。また、同様に日本人特有の2型糖尿病感受性遺伝子として報告されているEIF2AK4遺伝子についても、欠損マウスを用いて糖尿病発症機序を明らかにしている。しかしながら、マウスでの研究成果がヒトにも当てはまるかどうかは明らかではない。そこで、ヒトiPS細胞を分化誘導することによって、ヒト膵β細胞においても同様の現象が起こるかどうかについて検討を行った。まず、ヒトiPS細胞（FF201B7細胞）を用いて、膵β細胞への分化誘導実験を行った。分化誘導法については、既報を参考にしつつ、いくつかの論文を合わせることによって、オリジナルの方法を採用した。膵芽以降については、浮遊培養にて培養を行い、凝集した状態で分化誘導を進めた。内胚葉、原始腸管、膵芽への分化誘導を、HNF1α、PDX1、NKX6.1などの分化マーカーにて確認した。さらに、内分泌細胞への分化マーカーであるNGN3の発現が認められた。同時にグルカゴンの発現も免疫染色、リアルタイムPCRにて確認されたが、インスリンの発現については確認されなかった。
また、現在代表者が保有しているヒトiPS細胞11クローンのうち、8クローンでKCNQ1遺伝子におけるリスクアリルが確認された。うち1つは、リスクアリルをホモで保有するクローンであった。今後は、これらのリスクの有無が分化誘導した膵β細胞のviabilityに影響するかどうかを検討する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度でインスリン陽性細胞への分化誘導法を確立しておく予定であったが、グルカゴン陽性細胞は確認できたものの、インスリン陽性には至らなかった。また、分化条件が一定していないのか、実験ごとに分化誘導の結果が変動するため、今後は実験条件について再度検討する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

実験条件を一定にしたうえで、インスリン陽性細胞を安定して得られることが2年目の第一目標である。そのうえで、KCNQ1遺伝子およびEIF2AK4遺伝子のリスクアリル別の膵β細胞viabilityを評価したい。2年目中には、ゲノム編集によるSNPの塩基置換を行いたい。

Research Products

• [Journal Article] Casein kinase 2 phosphorylates and stabilizes C/EBPβ in pancreatic β cells. (2018)
  • Author(s): 1.Takai T, Matsuda T, Matsuura Y, Inoue K, Suzuki E, Kanno A, Kimura-Koyanagi M, Asahara S, Hatano N, Ogawa W, Kido Y.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 497 Pages: 451-456
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.108.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MTORC1 Regulates both General Autophagy and Mitophagy Induction after Oxidative Phosphorylation Uncoupling. (2018)
  • Author(s): 2.Bartolomé A, García-Aguilar A, Asahara S, Kido Y, Guillén C, Pajvani UB, Benito M.
  • Journal Title: Mol Cell Biol. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1128/MCB.00441-17.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Histone deacetylase regulates insulin signaling via two pathways in pancreatic β cells. (2017)
  • Author(s): 3.Kawada Y, Asahara S, Sugiura Y, Sato A, Furubayashi A, Kawamura M, Bartolome A, Terashi-Suzuki E, Takai T, Kanno A, Koyanagi-Kimura M, Matsuda T, Hashimoto N, Kido Y.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 12 Pages: e0184435
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0184435.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Effect of removal of glucotoxicity by SGLT2 inhibitor dapagliflozin on the gene expression in pancreatic beta cells (2017)
  • Author(s): Asahara S, Ohashi Y, Kido Y
  • Organizer: IDF2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of Pathogenic Mechanism by Susceptibility Genes of T2DM Using Human iPS Cells (2017)
  • Author(s): Shimono N, Asahara S, Kido Y
  • Organizer: 77th Scientific Sessions of American Diabetes Association
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 膵β細胞の小胞体ストレス誘導性アポトーシスにおけるCK2βの役割 (2017)
  • Author(s): 高井智子、松田友和、井上佳歩、松浦有希、鈴木江美、神野歩、木村真希、淺原俊一郎、小川渉、木戸良明
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 脂肪酸が膵β細胞の小胞体に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 鈴木江美、松田友和、川本剛士、松浦有希、高井智子、神野歩、木村真希、淺原俊一郎、小川渉、木戸良明
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] ヒトiPS細胞を用いた2型糖尿病発症機序の解明 (2017)
  • Author(s): 下野名奈子、淺原俊一郎、原瑞季、田中孝一、松田友和、木村真希、神野歩、高井智子、鈴木江美、青井貴之、木戸良明
  • Organizer: 第60回日本糖尿病学会年次学術集会
• [Presentation] 膵β細胞の小胞体ストレス誘導性アポトーシスにおけるCK2βの役割 (2017)
  • Author(s): 井上佳歩、高井智子、松田友和、鈴木江美、神野歩、木村真希、淺原俊一郎、木戸良明
  • Organizer: 第40回分子生物学会年会
• [Presentation] 高脂肪食負荷GCN2欠損マウスの膵島におけるmTORC1シグナル調節機構の解明 (2017)
  • Author(s): 古林鮎子、神野歩、増田勝久、吉富理紗、木村真希、松田友和、淺原俊一郎、木戸良明
  • Organizer: 第40回分子生物学会年会
• [Presentation] ヒトiPS細胞を用いた膵内分泌細胞への分化誘導法の確立 (2017)
  • Author(s): 山田瑞姫、淺原俊一郎、下野名奈子、田中孝一、松田友和、木村真希、神野歩、高井智子、鈴木江美、青井貴之、木戸良明
  • Organizer: 第40回分子生物学会年会