新規レポーターマウスを用いたα-cell heterogeneityの解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08895
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 荻原 健 順天堂大学, 医学部, 准教授 (60399772)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮塚 健 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (60622363)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: α細胞 / トランスクリプトーム解析 / 膵発生

Outline of Annual Research Achievements

全ての糖尿病患者は膵β細胞の質的・量的異常に基づくβ細胞不全を合併する。このため、β細胞不全の病態解明、あるいはβ細胞再生を目指した研究が古くから行われてきた。 一方、グルカゴン産生細胞である膵α細胞の質的・量的異常もまた糖代謝異常の病態を修飾 することが徐々に解明されているものの、α細胞新生、成熟の分子メカニズムに関しては、 ほとんど明らかにされていない。最近、我々は新生α細胞のみを標識できる“Glucagon（Gcg）- Timer”マウスを作製した。本プロジェクトでは同マウスを用いて新生α細胞を顕微鏡下で観察し、フローサイトメトリーで新生α細胞を定量化するとともに、トランスクリプトーム解析を行うことにより、「α細胞がいつ、どこで生まれ、どのようにして成熟α細胞へと分化していくのか?」を1細胞レベルで解析する。
Gcg-Timerマウスの胎仔および新生仔より膵臓を摘出、凍結切片を作製し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて緑色蛍光細胞＝新生α細胞を定量化したところ、新生α細胞は胎生12.5日から生後3日にかけて観察され、生後7日以降は認められなかった。さらにflow cytometoryを用いて新生β細胞を定量化した結果、α細胞新生率（全膵臓に占める新生α細胞の割合）は胎生18.5日から生後0.5日にかけて最大となることが明らかとなった。
Gcg-Timerマウス膵より、新生α細胞および成熟α細胞をFACSで単離、RNA-sequencingを施行し、gene ontology解析を行った結果、血管新生に関する遺伝子群が新生α細胞に高発現していた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

COVID-19の第一波以降マウスコロニーに縮小したため、再び充分量のマウスを確保しながらflow cytometryの再現性を確認するのに数ヶ月を要した。

Strategy for Future Research Activity

Gcg-TimerマウスとGcg-CreERマウス（いずれもノックインマウス）を交配することにより、グルカゴン遺伝子を欠失したGcg-Timer；CreERマウスを作製する。グルカゴンシグナルが抑制された状況下における新生α細胞数および成熟α細胞数を定量化する。
single-cell RNA sequencingの解析をさらに進めることにより、新生α細胞間のheterogeneityを明らかにする。