Novel cell therapy for diabetes with chemically-induced brown adipocytes

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K17990
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 小谷 晋一郎 京都府立医科大学, 医学部, 研究員 (30783964)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 糖尿病 / 再生医療

Outline of Annual Research Achievements

褐色脂肪細胞は生体内において糖脂質代謝や体温調節を司るが、2型糖尿病患者ではその機能が著しく低下している。そこで、患者由来の体細胞から機能的な褐色脂肪細胞を作出して体内に移植することができれば、糖尿病に対する新しい再生医療技術を提案できる可能性がある。これまでに我々の研究室では、遺伝子導入技術を用いずに小分子化合物を添加して培養するだけで特定の体細胞を褐色脂肪細胞フェノタイプへと直接誘導する技術を見出した。本研究では、本法で作出した細胞の褐色脂肪細胞としての機能、ならびにその転換機序についての評価を行った。
［Ⅰ］小分子化合物を用いてヒト線維芽細胞から直接誘導した褐色脂肪細胞（chemically-induced brown adipocytes：cBA）の機能解析
ヒト線維芽細胞を、小分子化合物を添加した誘導培地で培養して作出したcBAに、βアドレナリン受容体アゴニスト、インスリン、ミトコンドリア呼吸鎖阻害剤等の薬剤を添加して刺激し、遺伝子発現解析、グルコース取込み量の定量、および細胞外酸素消費速度の測定を行った。これらの結果、cBAは交感神経刺激応答性、インスリン応答性、高いミトコンドリア呼吸能、脱共役によるエネルギー散逸を行う可能性があることがわかった。このことから、本法によって作出された細胞は褐色脂肪細胞として機能する可能性が示された。
［Ⅱ］褐色脂肪細胞への転換メカニズムの解析
ヒト線維芽細胞の脂肪細胞分化に関わる転写因子をノックアウトした細胞を用いて、これらの細胞を種々のシグナリングパスウェイ阻害剤を添加した誘導培地で培養し、脂肪細胞関連遺伝子の発現解析を行った。この結果、特定の阻害剤添加群において有意な遺伝子発現の変化が認められ、脂肪細胞転換機序の一部が明らかとなった。