βCGFによる膵β細胞自己増殖機構の解明に基づく糖尿病治療の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K18437
• Research Institution: National Center for Geriatrics and Gerontology
• Principal Investigator: 津川 陽司 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 老化制御研究部, 研究員 (90763269)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 糖尿病 / インスリン / アルギニン / アルギニン結合因子 / ATIS1

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究により、アルギニンが膵臓ランゲルハンス島b細胞のインスリン分泌を強く促すことがわかってきた。特にb細胞内でアルギニンと結合するATIS1(Arginine Target for Insulin Secretion 1))がb細胞のインスリン分泌制御機構に重要な役割を果たす可能性が示唆された。そこで本研究では、ATIS1が糖尿病病態においてb細胞のインスリン分泌にどのように寄与するのかを明らかする。また、b細胞におけるATIS1の機能解明を基盤とした糖尿病治療方法を探索する。本研究の遂行による「インスリン分泌におけるアルギニンを介した新規分子メカニズム」の解明は、現行の対症療法から、糖尿病病態の改善、さらには、根本的治療が可能な新薬の開発につながる可能性を秘めており、糖尿病治療において意義を有する。
ATIS1は小胞体上でプロインスリンと結合しており、アルギニンと結合することで、インスリンのプロセシングを促し、その結果インスリン分泌量が増加することが明らかとなった。さらに膵ラ島b細胞特異的トランスジェニックマウス(ATIS1 Tg)は糖尿病病態を呈しており、アルギニン投与刺激によるインスリン分泌能低下が確認された。ATIS1のインスリン分泌制御機構を理解するため、in vitroの解析系においてATIS1活性化ドメイン変異体(あるいはインスリン結合ドメイン変異体)を作成し、ATIS1とアルギニン結合部位およびインスリン結合部位を明らかにした。ヒト糖尿病型ATIS1変異体とインスリン分泌不全との関係性が明らかになったさらにヒト糖尿病患者のゲノム解析、血液検査により、上記ATIS1結合活性化部位の遺伝子変異を確認できた。また、ATIS1変異体を作製し、in vitro解析を行ったところ、アルギニン刺激によるインスリン分泌能が顕著に低下することがわかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成29年度に計画していたトランスジェニックマウスの作製ができていない。

Strategy for Future Research Activity

2型糖尿病は、肝臓、骨格筋などの組織におけるインスリン感受性が低下し、それに伴い膵ラ島b細胞のインスリン分泌量の増加、その長期化によって負担を強いられた膵b細胞が減少し、インスリン分泌量が不足することで発症する。一方で、MODYは特定の単一遺伝子の異常の有無で発症する糖尿病であり、主に非肥満性のインスリン分泌不全を呈する。これに対して、いまだ特定されていない原因遺伝子も存在し、根本的に病態を回復するような治療薬はない。本研究の遂行による「インスリン分泌におけるアルギニンを介した新規分子メカニズム」の解明は、現行の対症療法から、糖尿病病態の改善、さらには、根本的治療が可能な新薬の開発につながる可能性を秘めており、糖尿病治療において意義を有する。
現在までに、培養細胞において ATIS1(MODYx)-インスリン結合はアルギニン投与による解離は抑制されることがわかった。そこで、生体でのインスリン分泌においてATIS1(MODYx)の影響を明らかにするため、ATIS1(MODYx)強制発現トランスジェニックマウスを作成する。また、ATIS1(MODYx)-インスリン結合を元にアルギニン模倣化合物のスクリーニングを行う。これまでの研究によりATIS1に対するインスリン(またはアルギニン)結合部位を同定しているため、ATIS1変異体強制発現b細胞株を作製してスクリーニングの選択性を上げることが可能。さらに、(2)で選択した候補薬剤による糖尿病の治療効果とそのメカニズムを明らかにするため、b細胞のインスリン分泌を亢進させる投与条件を検討する。また、糖尿病モデルマウスによる検討では、実際の効能や副作用について、病態治療の観点から糖尿病の病態進行時に候補薬剤を投与することで検証する。