2022 Fiscal Year Research-status Report
骨格筋由来細胞外小胞による糖尿病機序解明、治療への応用
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22K08666
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
齋藤 従道 群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80572619)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 細胞外小胞 / 骨格筋由来 / 糖取り込み / 脂肪細胞 / 伸展刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで我々は培養骨格筋細胞に伸展刺激を加え、分泌される細胞外小胞（EVs: Extracellular Vesicles）が骨格筋や脂肪細胞において糖取り込促進作用があることを見いだしている。また、伸展刺激により分泌されるEVs(Stretch EVs)、基底状態において分泌されるEVs(Basal EVs)をラベリングし、両方のEVsが直接脂肪細胞に取り込まれていることを確認できている。つまり、Stretch EVs内に糖取り込みを促進する分子が存在し、EVsが脂肪細胞に取り込まれることによって、他細胞の糖取り込み機構を制御していることが明らかとなった。
本研究では骨格筋細胞から分泌され、脂肪細胞の糖取り込みを制御する因子の同定、解析を主目的としている。これまでに糖取り込みに関与する可能性のあるAMP-activated protein kinase (AMPK) やGlucose transporter 4 (Glut4)の発現において、EVsを受け取る脂肪細胞や骨格筋細胞内で発現量が変化することを報告してきた。さらに、培養骨格筋細胞から分泌されたStretch EVsをマウスに投与したところ、マウス骨格筋でのGlut4の発現量が上昇することが確認できた。この予備実験から伸展刺激を加えた骨格筋培養細胞で得られたEVsがin vivoで作用することを初めて証明できた。
そして最終的には糖取り込みを制御する分子の発現を変化させたEVsを人工的に作成し、多量に精製し、生体内に投与することにより糖代謝を改善する方法（糖尿病を改善する治療法）を模索している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Stretch EVs内に存在する糖取り込み促進分子を質量分析装置で網羅的に解析したところ、骨格筋培養細胞の細胞膜に発現する糖トランスポーターの一つがStretch EVs内で発現量が増えていることが判明した。当該分子のEVs内での発現をウェスタンブロット法にて確認したところ、Basal EVsと比較し、Stretch EVsで優位に増加していることが確認できた。そこで、当該分子の発現量を観察したところ、培養骨格筋細胞の成熟とともに発現量が増加していることを見出した。培養骨格筋細胞は線維芽細胞から成熟させるため、当該分子は骨格筋の成熟とともに発現する分子であることが分かった。このことは、成熟した骨格筋が糖取り込み促進し、生体内での糖代謝を促進する能力を獲得することに矛盾しない。
骨格筋での作用を確認するため、ShRNAを用いて当該分子のノックダウンを試みた。骨格筋培養細胞は遺伝子導入が困難な細胞の一つであり、導入方法、条件設定を行った。それにより、約50％程度のタンパク発現量を変化させることが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
糖取り込みに関与する可能性のある分子を骨格筋培養細胞内で発現制御することに成功したため、遺伝子導入した骨格筋培養細胞を用いて、伸展刺激刺激を行う条件設定を予定している。条件設定終了後に、培養細胞から分泌されるEVsを単離、精製し、当該分子の発現量を確認する。発現量に変化があることを確認後、培養脂肪細胞に投与し、糖取り込みに変化をもたらすかを観察する。糖取り込みに影響を与えた場合には、得られたEVs （Basal EVsとStretch EVs）内に発現の変化がある分子を質量分析装置にて解析も検討している。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染拡大に伴い実験できない期間があった。また、細胞外小胞(EVs)に遺伝子もしくはタンパクを導入するにあたり、試薬、外部委託による 費用が必要になるが、物品費や研究受託費用の高騰のため予定を若干変更する必要があったため。次年度にて使用予定である。
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Research Products
(2 results)
