高齢者糖尿病発症機序における膵β細胞およびSNAREタンパク質の役割の解明

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23K14731
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉田 紫乃 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80962612)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 老化 / 糖尿病 / SNAREタンパク質

研究実績の概要

本研究においては以下の2つの目標を立て進めている。
目的①膵β細胞は加齢とともに老化し、分泌機構を調整するSNAREタンパク質の組成や性質に変化が起こるという仮説を証明する。
目的②SNAREタンパク質の変化に伴い老化膵β細胞においてインスリン分泌、エクソソーム分泌が変化し、全身臓器の加齢性変化の誘導と糖尿病の発症を相乗的に引き起こしているという仮説を証明する。
本研究では加齢によるSNAREタンパク質に注目している。SNAREタンパク質はインスリン分泌とエクソソーム分泌を共通して制御するタンパク質である。マウス実験の条件検定の目的を含めて、マウス膵β細胞株であるMIN6細胞を使用して老化誘導を行い、SNAREタンパク質の変化を検定した。
現在までの進捗状況として、MIN6細胞に対してドキシサイクリン刺激とP16、P21、P53 の過剰発現を行い、老化誘導の効果を評価した。目的①に対して、ドキシルビシンによって老化誘導した膵β細胞において、インスリン分泌の制御する中心的なSNAREタンパク質であるVAMP2、VAMP8、STX2, SNAP25は老化誘導細胞でmRNAレベルでは有意に上昇していることが認められた。一方で、インスリン分泌を抑制させる機能が知られているSNAP23は変化を認められなかった。さらにドキシルビシンによって老化誘導した細胞では低グルコース、高グルコース応答性いずれにおいてもインスリン分泌の上昇を認めた。一方で、SNAP25の動態をリアルタイムで検出するFRETセンサーSCORE（Science. 2004）においては明らかな変化を認めることができなかった。この原因に関しては実験条件を検討している最中である。目的②に関してはドキシルビシンによって老化誘導した膵β細胞において、エクソソーム顆粒は全体的に均一に小さい顆粒の割合が多いことが認められた。サイズの異なるエクソソーム顆粒とその内服されているmiRNA組成は今後検討予定である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年では当初予定していた、マウスを使用したス実験を始める前に、生体動態を観察するためのバイオセンサーを作成し、そのマウス膵β細胞株であるMIN6細胞を使用した。作成の過程で、バイオセンサーのデザインを繰り返し行い、その有用性を確認することに時間を要したため、当初の計画よりも時間がかかっている。

今後の研究の推進方策

各目標に沿って以下の如く研究を進める予定である。
目的①においては、ドキシルビシンにて老化誘導した膵β細胞の培養液からエクソソームを超遠心法で抽出し、miRNASeqとプレテオソーム解析を行うことでその内容物の組成を検討する。
目的②においてはMIN6細胞を用いた老化誘導による変化評価した後に、マウスの膵臓スライスを用いたEx Vivo実験に移行予定である。
スライスカルチャーにおいて、膵臓、肝臓、骨格筋、脂肪細胞でのスライス培養の条件も検討する予定である。老化マウスの膵臓スライスを培養した培養液を、若年マウスの肝臓、骨格筋、脂肪細胞のスライスに投与し、老化誘導が起きるかを評価する。

次年度使用額が生じた理由

本年において生体動態を観察するためのバイオセンサーを作成の過程で、バイオセンサーのデザインを繰り返し行い、その有用性を確認することに時間を要したため、当初の計画よりも時間がかかった。その為、当初は本年計画していた動物実験を中心とした計画が次年度に移行した為、次年度使用額が生じた。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of interleukin-15 on autophagy regulation in the skeletal muscle of mice (2024)
  • 著者名/発表者名: Minoru Tanaka, Ken Sugimoto, Hiroshi Akasaka, Shino Yoshida, Toshimasa Takahashi, Taku Fujimoto, Keyu Xie, Yukiko Yasunobe, Koichi Yamamoto, Takumi Hirabayashi, Ryosuke Nakanishi, Hidemi Fujino, Hiromi Rakugi
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab . 巻: 326(3) ページ: E326-E340.
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00311.2023.
• [雑誌論文] Knee Extensor Weakness Potently Predicts Postoperative Outcomes in Older Gastrointestinal Cancer Patients (2024)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Yasunobe, Hiroshi Akasaka, Koichi Yamamoto, Ken Sugimoto, Yoshihiro Maekawa, Yuri Onishi, Masaaki Isaka, Minoru Tanaka, Taku Fujimoto, Tomohiro Minami, Shino Yoshida, Makoto Yamasaki, Kotaro Yamashita, Takehiro Noda, Hidekazu Takahashi, Hidetoshi Eguchi, Yuichiro Doki, Hiromi Rakugi
  • 雑誌名: J Am Med Dir Assoc . 巻: Jan;25(1) ページ: 98-103.
  • DOI: 10.1016/j.jamda.2023.05.020. Epub 2023 Jun 20.