PP細胞からみた膵島分化・機能維持のメカニズム

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K09765
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 藤谷 与士夫 群馬大学, 生体調節研究所, 教授 (30433783)
• 研究分担者: 原 朱美 順天堂大学, 医学部, その他 (60570009)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 膵島 / PP細胞 / β細胞 / 糖尿病

研究実績の概要

本研究課題の目的は、Ppy遺伝子Creノックインマウス(Ppy-Cre)を用いたPP細胞の細胞系譜の追跡により、PP－β細胞間の分化転換機構を解明し、PP細胞が新たなβ細胞の起源となる可能性を実証することである。
PP細胞の細胞系譜追跡を行なう目的で、Ppy promoter-Creノックインマウス(Ppy Cre/+)とROSA26 promoter-EYFPを交配し、Ppy-Cre/+:ROSA26-EYFPマウスを作出した。市販の抗PP細胞(Millipore社)を用いて４週令のPpy-Cre/+:ROSA26-EYFPマウスの膵島を染色したところ、GFP陽性細胞とPP陽性細胞とは共染色されない細胞が多かった。市販のPP細胞は特異性が低いことが考えられたため、PP特異的なモノクローナル抗体を作製することにした。Ppy Cre/+マウスを交配してPpyCre/Cre(PpyKO)マウスを作製し、このPpyKOマウスにPpyペプチドを免疫することにより、抗PPマウスモノクローナル抗体を独自に作出した。この抗体の特異性に関しては、PpyKOマウスを用いて検証した。
この抗体を用いてPpy-Cre/+:ROSA26-EYFPマウスの膵島を解析したところ、市販のPP抗体を用いた場合とは異なり、PP細胞のほとんどはGFPでラベルされた。興味深いことに、膵島のマントル構造より内側にPP陰性のGFP陽性細胞が認められたが、この細胞はインスリン陽性であった。すなわち、PP細胞の一部は正常発生の過程でβ細胞へと分化することから、PP細胞はβ細胞の前駆細胞として機能することが明らかとなった。
また、最近、予想していなかったことであるが、ある遺伝子欠損マウスを抗PPマウス抗体を用いて膵島を染色したところ、PP細胞数が通常よりも100倍以上の増加をしている現象を見出した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

市販のPP抗体の特異性の問題点を明らかにし、PPに真に特異的なマウスモノクローナル抗体を作出することに成功した。この抗体の存在は、本課題の主題であるPP細胞の細胞系譜追跡において、決定的に重要な役割を果たすと考えられる。今後、Ppy-Cre/+:ROSA26-EYFPマウスを多角的に解析することにより、PP細胞とβ細胞の関係が明らかにざれていくものと予想される。加えて、PP細胞が劇的に増加するマウスモデルを見出したことから、この稀少細胞のcharacterizeが進むものと期待される。

今後の研究の推進方策

Ppy-Cre/+:ROSA26-EYFPマウスを様々な週令で解析することにより、PP細胞がβ細胞の前駆細胞として働くことを引き続き検証していく。これに加えて、新たに見出した、PP細胞が劇的に増加するマウスモデルを利用して、PP細胞の多面的な働きを明らかにすることも本研究課題として重要である。その目的にむけては、PP細胞を時期特異的に欠損させることも一つの効果的な検証方法として考えられる。Ppy-CreノックインマウスをRosa26-DTRマウスと交配させることにより、PP細胞にDTR(ジフテリアトキシン受容体)を発現させ、任意の時期にDT(ジフテリアトキシン)を注射することにより、PP細胞をablationする実験も追加してPP細胞の生理機能を探索していきたい。

次年度使用額が生じた理由

研究が期待したよりも順調に進んだために、支出が予想よりも少なくて済んだと考えられる。

次年度使用額の使用計画

次の課題に設定している、PPY遺伝子を活性化した細胞集団にPDX1を過剰発現させて、その後の細胞の運命を解析する実験（PP to β分化転換機構の解析）に早期にとりかかる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of alcohol abstinence on glucose metabolism in Japanese men with elevated fasting glucose: A pilot study. (2017)
  • 著者名/発表者名: Funayama T, Tamura Y, Takeno K, Kawaguchi M, Kakehi S, Watanabe T, Furukawa Y, Kaga H, Yamamoto R, Kanazawa A, Fujitani Y, Kawamori R, Watada H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/srep40277.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of linagliptin monotherapy compared with voglibose on postprandial blood glucose responses in Japanese patients with type 2 diabetes: Linagliptin Study of Effects on Postprandial blood glucose (L-STEP). (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujitani Y, Fujimoto S, Takahashi K, Satoh H, Hirose T, Hiyoshi T, Ai M, Okada Y, Gosho M, Mita T, Watada H.
  • 雑誌名: Diabetes Res Clin Pract. 巻: 121 ページ: 146-156
  • DOI: 10.1016/j.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Golgi membrane-associated degradation pathway in yeast and mammals. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi H, Arakawa S, Kanaseki T, Miyatsuka T, Fujitani Y, Watada H, Tsujimoto Y, Shimizu S.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 35 ページ: 1991-2007
  • DOI: 10.15252/embj.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation Between Insulin Sensitivity and Metabolic Abnormalities in Japanese Men With BMI of 23-25 kg/m2. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeno K, Tamura Y, Kawaguchi M, Kakehi S, Watanabe T, Funayama T, Furukawa Y, Kaga H, Yamamoto R, Kim M, Nishitani-Yokoyama M, Shimada K, Daida H, Aoki S, Taka H, Fujimura T, Sawada SS, Giacca A, Kanazawa A, Fujitani Y, Kawamori R, Watada H.
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab. 巻: 101 ページ: 3676-3684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between dietary patterns and risk factors for cardiovascular disease in patients with type 2 diabetes mellitus: a cross-sectional study. (2016)
  • 著者名/発表者名: Osonoi Y, Mita T, Osonoi T, Saito M, Tamasawa A, Nakayama S, Someya Y, Ishida H, Kanazawa A, Gosho M, Fujitani Y, Watada H.
  • 雑誌名: Nutr J. 巻: 15 ページ: 15
  • DOI: 10.1186/s12937-016-0132-6.
  • 査読あり
• [学会発表] Beta-to-PP cell fate conversion in diabetic mice induced by a high fat diet and streptozotocin (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Fujitani
  • 学会等名: The 2nd IMCR Symposium on Endocrine and Metabolism
  • 発表場所: Maebashi
  • 年月日: 2016-11-10 – 2016-11-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Zinc transporter ZIP13 controls beige adipocyte biogenesis and energy expenditure by stabilizing C/EBP-b. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ayako Fukunaka, Toshiyuki Fukada, Shingo Kajimura, Hirotaka Watada, Yoshio Fujitani
  • 学会等名: The 2nd IMCR Symposium on Endocrine and Metabolism
  • 発表場所: Maebashi
  • 年月日: 2016-11-10 – 2016-11-11
  • 国際学会
• [学会発表] Heterogeneity of autophagy status in pancreatic β cells under metabolic stress. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mai Kamitani, Takeshi Miyatsuka, Kosuke Azuma, Masaki Miura, Miwa Himuro, Luka Suzuki, Yoshio Fujitani, Hirotaka Watada
  • 学会等名: The 52nd Annual Meeting of European Association for the Study of Diabetes (EASD)
  • 発表場所: Munich
  • 年月日: 2016-09-12 – 2016-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] Novel mechanisms involved in the homeostasis of pancreatic b cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Fujitani
  • 学会等名: 17th International Congress of Endocrinology
  • 発表場所: Beijing
  • 年月日: 2016-08-30 – 2016-09-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 肝インスリン代謝の新たな制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤谷与士夫
  • 学会等名: 肝臓と糖尿病代謝研究会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2016-07-16
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of linegliptin monotherapy compared with voglibose on postprandial blood glucose responses in Japanese patients with type 2 diabetes: Linagliptin Study of Effects on Postprandial blood glucose (L-STEP) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Fujitani, Simpei Fujimoto, Kiyohito Takahashi et al.
  • 学会等名: 76th Scientific Sessions American Diabetes Association
  • 発表場所: New Orleans
  • 年月日: 2016-06-10 – 2016-06-14
  • 国際学会
• [図書] インフォームドコンセントのための図説シリーズ 改訂版 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤谷与士夫、荻原健ら
  • 総ページ数: 87
  • 出版者: 医薬ジャーナル社
• [図書] 「金属トランスポーター研究の最前線」 臨床検査 (2017)
  • 著者名/発表者名: 福中彩子、藤谷与士夫
  • 総ページ数: 216
  • 出版者: 医学書院
• [図書] 肝胆膵 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福中彩子、藤谷与士夫
  • 総ページ数: 308
  • 出版者: 株式会社アークメディア
• [図書] 「亜鉛が関わる生命現象と疾患」内分泌・糖尿病・代謝内科 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福中彩子、藤谷与士夫
  • 総ページ数: 178
  • 出版者: 科学評論社
• [図書] 「微量元素の生体機能と疾患」日本臨床 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福中彩子、藤谷与士夫
  • 総ページ数: 1132-1137
  • 出版者: 日本臨床社
• [備考] 群馬大学生体調節研究所 分子糖代謝制御分野
  • URL: http://tou-taisha.imcr.gunma-u.ac.jp/index.html
• [備考] 群馬大学生体調節研究所
  • URL: http://www.imcr.gunma-u.ac.jp/#main-slider/0