新規レポーターマウスを用いたα-cell heterogeneityの解析

2022 Fiscal Year Annual Research 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, 大学院医学研究科, 客員教授 (60622363)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 糖尿病 / α細胞 / α細胞新生 / 膵発生 / 内分泌細胞分化

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。α細胞分化を高時間分解能で解析するため、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。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細胞を定量化することが可能となり、「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細胞レベルで解析できるようになった。
Gcg-Timerマウスより膵臓を摘出し、共焦点蛍光レーザー顕微鏡およびFlow cytometryで新生α細胞を観察・定量化した結果、α細胞新生が胎生期か ら生後早期(5日)までに生じ、1週齢以降は生じないことが明らかとなった。また、Gcg-Timerマウス胎生膵を摘出し、新生α細胞、成熟α細胞をFACSで単離し、RNA-sequencingを施行しGene Ontology解析を行った結果、新生α細胞群には血管新生に関する遺伝子群が高発現していた。Gcg-Timer マウス胎生膵を摘出し、膵管・血管を染色し顕微鏡で観察したところ、新生α細胞は膵管あるいは血管のいずれかに近接して存在することが明らかとなり、α細胞新生は膵管・血管周囲のnicheで起こることが示唆された。
上記知見を論文としてまとめ、投稿したところ、Gcg-Timerマウスが新生β細胞を高時間分解能で標識できることを立証するための実験や、再現性を確認するための追加実験に多くの時間を費やした。