hiPSCを用いた新規β細胞分化誘導因子の探索・化合物ライブラリーから段階的探索

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25505003
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 岡崎 康司 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80280733)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: iPS細胞 / 膵β細胞 / 化合物スクリーニング

Outline of Annual Research Achievements

1型糖尿病患者に対する再生医療を成功させるためには、ヒトiPS細胞から膵β細胞への分化効率やβ細胞の質を格段に引き上げる必要がある。そこで我々は、ヒトiPS細胞からβ細胞へ分化させる際の指標となりうる蛍光タンパク質を分化マーカーの下流に挿入した細胞を作製し、誘導効率を上げる化合物のスクリーニングを行っている。【実施状況】前年度に確立させたスクリーニング法を用いて、90種類の化合物で実際に誘導効率を上げるかどうかの検討を行った。化合物はアゴニストやインヒビターが主であり、ほとんどの場合作用するレセプターが既知のものであることから、ヒット化合物からシグナルの作用を推定することができる。実際に誘導効率を上げた化合物群には共通して 、ある種のTyrosin kinase のシグナルを阻害する化合物が複数抽出された。スクリーニングの方法は、96　well plateを用いて個々の化合物を、分化誘導時期最終段階である膵内分泌細胞への分化時に添加し、膵前駆細胞のマーカーであるNeurogenin3 や、β細胞のマーカーであるInsulin の下流の蛍光をイメージングにより検出することにより行った。更に個々の化合物を投与した細胞からRNA を抽出し発現解析を行った。イメージングによるヒット化合物及び発現解析によるヒット化合物が14種類検出された。さらにそれらの化合物を用いて、β細胞の機能性に及ぼす効果をみる目的でグルコース応答性の有無を確かめた。その中で1種類の化合物においてグルコース応答性が若干上昇した。以上より本細胞を用いたスクリーニング系が有効に機能し、大量化合物からのスクリーニングも可能であることが示唆された。またヒット化合物を用いて分化効率の向上や最適化が可能であり、分化メカニズムの解明にもつながると考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度における研究計画はβ細胞分化の効率を上げる化合物をスクリーニングすることおよび、その化合物の特性によりβ細胞分化のメカニズムを探ることである。使用した化合物はすでに既知の構造を持ち、ターゲット分子やシグナル経路がわかっているものであることから、ヒット化合物からそのシグナルを推定することが出来る。更に特定の化合物においては誘導効率に対する影響だけでなく、グルコース応答性を上昇させる効果も得られたことから、今後はその化合物を使用し、他の化合物との組み合わせや濃度の最適化などを行っていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

現在得られているヒット化合物は分化効率と性質の向上も行っているものが得られたが、全体の効率を更にあげる必要がある。したがって今後はすでに報告されているものでβ細胞の成熟化に関わる因子などとの組み合わせ、あるいはヒット化合物群の組み合わせ等、分化誘導時期の最適化や濃度の最適化などを行い、効率を更にあげることを進めていく。
最近の報告ではこれまでずっと得られなかったヒトiPS細胞からのβ細胞分化の成熟化に成功したとの報告が出された。しかしヒト膵島との比較においてはほぼ似ていることは確かであるがより詳細な解析が今後必要となり、厳密な分化誘導法の確立が必要となってくる。
今後は分化効率下げる原因などの究明を行い、新規ターゲットとなるものが得られればそのレポーターを作製しスクリーニングを進めていく。

Causes of Carryover

前年度未使用額が重なっていたことと、先に購入したライブラリーからヒット化合物が抽出され2段階目の化合物群の購入の必要がなくなったために、未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

ヒット化合物を用いた分化効率の向上化をめざし、分化誘導を確立させると共に、研究成果を発表していく。分化誘導確立のために誘導条件等を検討する必要があるために主に培養のための試薬や消耗品などに使用する予定である。