蛍光ATPプローブ遺伝子ノックインマウスを用いた膵島細胞糖代謝異常の解析

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09746
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 代謝学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 長嶋 一昭 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (40324628)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 膵β細胞 / ATP / 不均一性

研究成果の概要

蛍光ATPプローブ遺伝子ノックインマウス膵島を用いて細胞内ATP濃度を、Fura2使用にて細胞内ATPおよびCa2+濃度変化を同時測定。同一膵島β細胞でも刺激反応性細胞内ATP、Ca2+濃度変化が不均一で、膵島内β細胞は代謝・機能的に不均一であることが示唆された。膵島細胞を用いた単細胞トランスクリプトーム解析から、β細胞間にも遺伝子発現の不均質性があり、インスリン遺伝子、ミトコンドリア代謝関連遺伝子、小胞体ストレス遺伝子、増殖関連遺伝子などの発現にばらつきが観察された。膵部分切除状態下の膵島細胞シングルセルRNAシークエンス により、経時的に変化するβ細胞の多様な遺伝子発現が示唆された。

自由記述の分野

医歯薬学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ATPは細胞内代謝に深く関わる。血糖低下させる唯一のホルモンであるインスリンは膵β細胞から分泌され、その機序は代謝説で説明されているが未だ詳細不詳な点が多い。本研究では、細胞内ATP濃度を測定可能な蛍光ATPプローブノックインマウス膵島とCa2+インジケーターFura2を用いて細胞内代謝変化を代謝・機能的に検討、個々のβ細胞遺伝子発現も検討し、同じβ細胞間でも代謝・機能的にも遺伝子発現的にも不均一であること、膵島内では様々な状態の膵β細胞が共存して存在（代謝・機能的にも遺伝子発現的にも不均一なβ細胞が共存）している可能性が示唆された。