2020 Fiscal Year Research-status Report
モノアミンシグナルを介した膵島の機能性調節機構の解明
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20K08325
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
坂野 大介 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40571039)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 膵臓 / β細胞 / インスリン / ドパミン / ヘテロ性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1型糖尿病やインスリン分泌能の低下を伴う2型糖尿病の治療には、膵島や膵臓移植が有効な治療法であることが知られている。しかし、ドナーが不足している現状からこの治療法が広く利用されていない。そこで胚性幹細胞（ES細胞）や人工多能性幹細胞（iPS細胞）から膵β細胞を分化誘導し、移植する方法の確立が望まれている。
近年ではインスリンを産生し、グルコース濃度の上昇とともにインスリンを分泌可能な膵β様細胞がヒトiPS細胞から作製できる分化誘導方法が多数報告されるようになった。しかし、細胞死や脱分化によりインスリン分泌を維持できず、糖尿病モデル動物を短期間治療することはできるものの根治にはいたらず、繰り返し移植が必要となるのが現状である。
我々はこれまでの研究成果からドパミンを介する細胞間シグナル伝達が 移植後の細胞機能が維持できない問題点を改善する一因であると考えている。膵島内でのドパミン合成に関与する酵素であるTyrosine Hydroxylase（TH）陽性細胞は全膵島細胞中の5%以下しか存在しない。これまでの研究の中で膵臓β細胞内のドパミン濃度はインスリン分泌の抑制や細胞の成熟度、細胞死の誘導を制御するうえで重要な因子である。TH陽性細胞と陰性細胞間のドパミンの受け渡しによる細胞集団としての膵島の細胞間相互作用を理解することが生体内の膵島機能を再現するためには重要である。今年度はマウス膵島やマウスインスリノーマ細胞（MIN6）へのTH遺伝子強制発現を行いTHを発現しない同細胞と隣接させることで隣り合う細胞間のドパミンを介したシグナル伝達によるインスリン分泌機能への影響を中心に解析を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
TH遺伝子を強制発現する遺伝子カセットを組み込んだアデノウイルスを作製した。
このウイルスをマウス膵島初代培養細胞に感染させたところ、TH陽性が強制発現した細胞の周辺に位置するβ細胞のインスリン分泌能が抑制されることを明らかにした。
今後、三次元化したPsude isletを形成しより詳細な解析を進める。
また、ヒトiPS細胞株のAAVS1セーフハーバー領域にTHおよびmCherryをTet On 条件下で強制発現できる遺伝子カセットをゲノム編集により導入した。今後、この細胞株を膵臓系譜に分化培養し、インスリン分泌能をはじめとする機能評価を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス膵島やMIN6細胞を用いて異なるTH陽性細胞の混合比からなる細胞塊を作製し、そのインスリン分泌能の変化について考察する。さらにヒトIPS細胞由来β様細胞でもマウス細胞で行った実験を再現する形で細胞塊の評価に結びつける。また、それらの細胞塊はTH陽性β細胞の割合を変化させ解析するとともに糖尿病モデルマウスへの移植効果についても解析を行いたい。
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