【研究領域課題番号】22K19543 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膵臓内分泌細胞 / 糖感受性インスリン分泌 / 分化 / 糖尿病 / 脱分化

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2022-06-30 - 2024-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究領域課題番号】18H02861 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膵臓β細胞 / ドパミン / VMAT2 / インスリン分泌 / 膵臓 / 内分泌細胞 / 血糖維持 / 分化 / 多能性幹細胞 / インスリン / 糖代謝 / 増殖 / 膵臓分化 / 内胚葉 / 糖尿病 / 分化誘導 / 恒常性維持 / 分泌

【研究成果の概要】

膵臓β細胞の恒常性維持の分子基盤の解明を目指し、膵臓β細胞特異的なVMAT2遺伝子変異マウスの解析を進めた。変異マウスでは、細胞内ドパミンが減少し、糖応答性インスリン分泌が上昇した。高脂肪食を給餌した条件では、β細胞の脱分化、β細胞死や耐糖能の悪化が認められた。詳細な解析の結果、糖応答性インスリン分泌とともにドパミンが分泌されるが、VMAT2の欠失β細胞では、再取り込みされたドパミンは分泌小胞に格納されずに、細胞内の分解酵素MAOにより分解され、ROSが発生する。高脂肪食条件では、インスリン分泌が亢進し、次第にβ細胞はROSにより脱分化、そしてβ細胞死が引き起こされることに至ることが分かった。

【研究の社会的意義】

VMAT2-ドパミンシグナルは膵臓β細胞の分化抑制シグナルとして働くのみならず、β細胞の量を制御するシグナルでもあり、糖応答性インスリン分泌を負に制御するシグナルである。一方、VMAT2-ドパミンシグナルを欠くと、糖応答性インスリン分泌が亢進した。高脂肪食給餌条件下では、β細胞特異的VMAT2遺伝子変異マウスは、対照の野生型よりも早く耐糖能の改悪を示し、β細胞の脱分化、脱落を引き起こした。これらの結果から、膵臓β細胞を正常に維持するためには、負に制御するシグナルが重要な役割を果たすことが示された。膵臓β細胞の恒常性維持のためには、その機能を適宜に制御することが重要であることが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】17K09455 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膵臓 / インスリン / ドーパミン / GPCR / iPS細胞 / 分化 / 膵β細胞 / iPS / 脱分化 / 糖尿病 / 再生医療

【研究成果の概要】

ヒトiPS細胞から分化誘導したβ様細胞への分化効率の上昇と成熟度の向上にドーパミンの合成阻害剤やドーパミンを貯留するためのトランスポーター（VMAT2）の阻害剤の培地中への添加が効果的である。脱分化の進行を抑制することが主たる効果であった。
β様細胞の分化、成熟化の過程でみられる弱いインスリン分泌は細胞の成熟化を促進する遺伝子の発現上昇とともに、同時進行する脱分化を促進することを明らかにした。また、VMAT2を膵β細胞でのみ欠失するマウスの解析実験により生体内では生後も成熟化・脱分化をβ細胞毎に違うバランスにおくことで一部のβ細胞だけが膵臓内で機能することが示唆された。

【研究の社会的意義】

β細胞が主たる構成要素である膵島は内部のβ細胞が均一な分化・成熟化レベルではない。高い成熟度を維持し続けることは、β細胞の脱分化・細胞死につながることを本研究におけるマウス個体を用いた実験で実証した。今後、再生医療にヒトiPS細胞由来β様細胞を使用するうえで、より長期的かつ生体内に近い血糖値維持を達成するためには、生体内における膵島内の細胞間相互作用を理解、再現することが必要不可欠である。モノアミンを介した細胞間相互作用機構の一部を解明することができたことは、再生医療の実現化に貢献できたと考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】25860742 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 転写制御 / 高次クロマチン構造 / 3C / 脂肪細胞 / 分化 / 糖尿病 / 肥満 / 発生・分化 / 遺伝子発現制御

【研究成果の概要】

脂肪細胞の分化においてマスターレギュレーターである転写因子PPARγとC/EBPαのポジティブフィードバックループは重要な役割を果たすが、PPARγによるC/EBPα遺伝子の転写制御機構は現在まで不明であった。ゲノムワイドにPPARg結合領域を同定するChIP-seqや、核内でのゲノム領域間の3次元的な近接関係を検出する3C法による解析などから、既存の手法では明らかでなかったC/EBPα遺伝子の下流に存在する複数の機能的な遠位エンハンサーを同定し、転写制御において遠位エンハンサーとプロモーターのヒストン修飾やクロマチン構造、同領域間のクロマチンループのダイナミックな変化の関与が示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】代謝学

【研究領域課題番号】13877175 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写共役因子 / 脂肪細胞 / 分化 / PPAR / 肥満 / 糖尿病 / アディポネクチン / レプチン / PPARγ / 肥大脂肪細胞 / インスリン抵抗性 / レプチン感受性 / 組織内中性脂肪含量 / 脂肪酸燃焼 / 脂肪萎縮

【研究成果の概要】

肥満・抗糖尿病の表現型を呈することを報告した。本年度、PPRγを含めた種々の転写因子の共役因子CBP(CREBb inding Protein)のヘテロ欠損マウスがPPARγヘテロ欠損マウスに比し、より顕著な抗肥満、抗糖尿病の表現型を呈することを見い出した。本マウスで認められるエネルギー消費とインスリン感受性の増加は、レプチン感受性の亢進と、アディポネクチンの増加と相関した。(Nature Genetics 30,221,2002)。このアディポネクチンの抗糖尿病作用機構として急性にはAMPキナーゼを、慢性にはPPARαを活性化し、脂肪酸燃焼などを促進して、組織内中性脂肪含量を低下させて、インスリン抵抗性を改善させていることを見い出した(Nature Medicine 8:1288,2002; J.Biol.Chem. 278:2461,2003)。さらにこのアディポネクチン過剰発現がSRAやTNFαの抑制を介して動脈硬化を抑制することを示した(J.Biol.Chem. 278:2461,2003)。さらに野生型と異なり、このCBPヘテロ欠損マウスではレプチン欠損によっても肥満は認められず、血糖上昇も部分的であることを見い出した。アディポネクチン発現ob/obマウスでも肥満の改善は認められず、血糖低下も部分的であった。これらのことより、CBPによる体重・糖代謝調節経路にはPPARγ/レプチン/アディポネクチン非依存性経路も存在し、それらの同定は新規の抗肥満・抗糖尿病薬開発につながり重要であることが示唆された(投稿準備中)。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)