研究課題名：インスリン分泌システムの形成機構とその破綻

1．研究課題名：

インスリン分泌システムの形成機構とその破綻

2．研究期間：

平成15年度～平成19年度

3．研究代表者：

清野　進（神戸大学大学院医学系研究科・教授）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　膵β細胞から分泌されるインスリンは、哺乳動物において生命維持に不可欠なホルモンである。インスリン分泌はグルコースホメオスタシスの維持の中心的役割を果たし、その破綻により様々な病態が引き起こされる。これまで、インスリン分泌の研究は膵β細胞におけるシグナル伝達を担う個々の要素の解明に焦点が当てられてきた。しかし、細胞レベルで個々の要素がどのように機能統合され、さらに個体レベルで、膵β細胞が他のシグナル伝達系とどのように相互作用しインスリン分泌を制御するのか、即ち、システムとしてのインスリン分泌機能形成機構は依然として不明である。本研究では、
　課題1）膵β細胞発生・分化過程におけるインスリン分泌機能発現機構の解明
　課題2）成熟膵β細胞におけるインスリン分泌機能統合機構の解明
　課題3）個体レベルにおけるインスリン分泌制御機構の解明
　課題4）インスリン分泌システムの破綻による病態解析
　を通してインスリン分泌システム形成機構の全容とその破綻による病態を解明することを目的とする。
　本研究により、医学分野では糖尿病の原因解明、膵β細胞再生医療の基盤構築、膵β細胞を標的とした新たな創薬の基盤構築など糖尿病の根本的解決への大きな貢献が期待される。また生物学分野では開口分泌の基本型の確立、細胞内シグナルの統合機構の解明、グルコース感知機構の解明などシグナル伝達、イオンチャネル、生理活性物質の分泌機構などの分野を大きく進展させることが期待される。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

課題1）膵β細胞発生・分化過程におけるインスリン分泌機能発現機構の解明

• 成体マウスの膵臓からin vitroで増殖する未分化な細胞を単離し、ある種の転写因子の導入によってインスリンが発現することを見いだした。
• マウス膵腺房細胞から前駆細胞様の特性を有する脱分化細胞を誘導した。
• 新規転写因子Mgx-1を膵β細胞株およびマウスに過剰発現させ、Mgx-1が膵β細胞の分化に抑制的に働いていることを示した。

課題2）成熟膵β細胞におけるインスリン分泌機能統合機構の解明

• 全反射蛍光顕微鏡を用いたインスリン分泌顆粒動態の解析から、インスリン分泌顆粒の開口分泌様式には3種類存在することを見出し、細胞内シグナルにより開口分泌様式が異なることを明らかにした。
• cAMP-GEFII/Rap1シグナルがインスリン分泌顆粒の動態を制御することを明らかにした。

課題3）個体レベルにおけるインスリン分泌制御機構の解明

• 分泌顆粒関連分子Noc2が腸管内分泌細胞に発現し、グルコース反応性のGIP分泌に重要な役割を果たしている可能性を示した。
• 膵β細胞では、cAMPとATPによって活性化されるイオンチャネルがKATPチャネルを介する機構とは異なるグルコース感知機構を担っていることを明らかにした。

課題4）インスリン分泌システムの破綻による病態解析

• 転写因子Otx3の遺伝子破壊により中枢神経における摂食促進ペプチドシグナルが破綻し、著明な痩せが生じることを明らかにした。
• 開口分泌関連分子Rim2の欠損マウスはインスリン分泌障害、インスリン感受性の亢進、膵島の形態異常を示すことを見いだした。

5．審査部会における所見

A（現行のまま推進すればよい）
　当研究は膵β細胞の発生・分化から細胞レベルあるいは個体レベルでのインスリン分泌制御機構の解明をその課題としている。成体マウス膵由来未分化細胞にインスリンを発現させる転写因子の探索、マウス膵腺房細胞から膵内分泌前駆細胞候補としてのDBA陽性細胞の同定、新たなインスリン開口分泌様式の同定、インクレチンによって誘導される新たなグルコース感知システムの解明、開口分泌因子Rim2欠損マウスの解析などのいずれの課題においても順調に成果をあげている。研究成果の公表も積極的に進められており、今後の研究計画についても適切であり、現行のまま研究を推進すればよいと判断した。