2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of molecular imaging probe for early diagnosis of impaired insulin secretion from pancreatic beta cells
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18K15608
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| Research Institution | Kyoto Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
有光 健治 京都薬科大学, 薬学部, 助教 (50707693)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 糖尿病 / 膵β細胞 / ストレプトゾトシン / GLUT2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、糖尿病は慢性高血糖のみによって診断されているが、その高血糖の原因とされている「膵β細胞のインスリン分泌障害」の発症を可視化する技術が開発できれば、これまでより早期に糖尿病の改善措置に移行できる新たな診断基準が確立でき、糖尿病患者の増加の抑制に繋がると期待できる。一方、生活習慣病の環境因子である高脂肪食負荷時に、膵β細胞のグルコース応答性インスリン分泌のグルコース取り込みを担う糖輸送担体GLUT2の膜表面上における発現が低下することが報告されている。そのため、膵β細胞のGLUT2発現量の変化は、その機能レベルの指標になると考えられる。本研究では、膵β細胞の機能異常を血糖値の変化よりも早期に発見できるインビボ核医学診断法の確立を目指して、GLUT2選択的に取り込まれる放射性標識PET用分子イメージングプローブによってインビボで膵β細胞の機能レベル（グルコース刺激によるインスリン分泌能）を評価できる方法の開発を検討した。
平成30年度は、GLUT2を介して膵β細胞に取り込まれることが知られているストレプトゾトシン（STZ）の放射性標識誘導体[18F]STZ-AMF および [18F]STZ-BMFの設計・合成を行なった。さらに、健常マウスにおける体内分布評価を実施し、それらがGLUT2 の発現が報告されている臓器・組織へ集積することが確認できた。今年度は、放射性非標識化合物のSTZ-AMF および STZ-BMF とGLUT2発現が報告されているヒト結腸腺癌由来COLO 205 細胞を用いて細胞取り込み評価実験を行なった。その結果、STZ-AMF および STZ-BMFはSTZと同様に細胞内に取り込まれることが確認できた。最終年度は細胞への取り込み機構を明らかにするインビトロ評価を行うとともに、2型糖尿病モデルマウスを用いた放射性体内分布評価を行う。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度に行った健常マウスにおける放射能体内分布評価の結果から、 [18F]STZ-AMF および [18F]STZ-BMFはGLUT2 の発現が報告されている臓器・組織へ集積することが確認できた。そのため、今年度は細胞への取り込み機構を確認するために、まず放射性非標識化合物のSTZ-AMF および STZ-BMF を用いて、ヒト結腸腺癌由来COLO 205 細胞（J. Agric. Food Chem., 2016, 64, 6826－6837）への取り込み評価を行なった。その結果、STZ-AMF および STZ-BMFはSTZと同様に細胞内に取り込まれることが確認できた。しかしながら、本検討方法ではGLUT2を介した取り込みであることを明確に示す評価系を確立できず、計画していたインビトロの評価系を完遂するに至らなかった。そのため、現在はGLUT2発現細胞として広く研究に用いられているマウス膵β細胞由来MIN6細胞（Endocrinology, 1990, 127, 126-132）を用いた細胞取り込み評価を検討している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、マウス膵β細胞由来MIN6細胞を用いて細胞取り込み評価実験の評価系を確立する。本研究の分子設計の母体化合物であるストレプトゾトシンと設計した誘導体化合物との細胞取り込み量の差異を明らかにする（細胞取り込み量の評価）。細胞への取り込み機構としてGLUT2を介しているかの確認には、GLUT2の細胞膜上の発現が低下すると報告されている遊離脂肪酸（パルミチン酸）共存条件下で培養したMIN6細胞における細胞取り込み評価を行う（細胞取り込み機構の評価）。また、これら細胞取り込み評価においては細胞膜上のGLUT2およびGnT-IVa発現量を測定し、相関を評価する。
一方、インビボ評価のために、高脂肪食負荷によって作製した2型糖尿病マウスモデルを用いて、18F標識STZ誘導体（[18F]STZ-AMF, BMF）の体内分布評価を行う。近年の報告より、2型糖尿病マウスモデルでは肝臓におけるGLUT2による糖取り込みの減少も報告されている（PNAS, 2014,111, E2866-E2874）。そのため、膵臓だけでなく肝臓においても着目して、健常モデルと2型糖尿病モデルの間の18F標識STZ誘導体による放射能集積量の変化について評価する。また、高脂肪食負荷の期間を調節することによってGLUT2の発現量が異なる群を作製し、GLUT2の発現量と18F標識STZ誘導体による放射能集積量の相関を評価することにより、本研究で開発した放射性標識イメージングプローブの評価とする。
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| Causes of Carryover |
2020年2月以降の新型コロナウイルス感染拡大の影響により、年度末に予定していた一部計画が休止になったため。予定していた計画は次年度にすぐに実施できる。
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