Verification of DOHaD theory from the perspective of fatty acid metabolism in pancreatic beta cells and application to diabetes regenerative medicine

从胰腺β细胞脂肪酸代谢角度验证DOHaD理论及其在糖尿病再生医学中的应用

基本信息

批准号：
22K16395
负责人：
佐々木周伍
金额：
$ 3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K16395/
关键词：
膵β細胞 iPS細胞脂肪酸代謝糖尿病 DOHaD

项目摘要

マウスの胎生後期（16.5日）β細胞のシングルセル・トランスクリプトーム解析によって、分化早期β細胞が脂肪酸代謝関連遺伝子（Abcd3, Crot, Hadh, Acly, Mlxipl）を高発現している時期があることを見出した。なかでもMlxiplはChREBPをコードする遺伝子であり、ChREBPは解糖系・脂質生合成（de novo lipogenesis）系酵素遺伝子の発現を誘導することで、糖質から脂肪への変換を促進する糖応答性転写因子であることが知られている。そこで、シングルセル解析結果を解糖系、脂質合成系に着目し、さらに詳細に解析した。擬時間解析の結果、β細胞の分化に伴い、解糖系酵素Gck, Pfkm, Ldha, Ldhbの遺伝子発現は不変または低下している一方で、脂肪合成酵素であるMlxipl, Srebf1, Acly, Acaca, Mcat, Fasnの遺伝子発現は増加していることが明らかになった。このことから、β細胞分化が進むにつれ、ChREBPの発現上昇を中心とした脂質合成経路が活性化することが示唆された。次に、ヒト細胞でのβ細胞分化・成熟過程における脂質代謝変化についてヒトiPS細胞を用いて検討した。分化22日のヒトiPS細胞由来β細胞において、MLXIPLをはじめとした脂質合成関連遺伝子の発現上昇が認められた。さらに細胞内脂肪合成後の結果である脂肪滴もβ細胞分化に伴った増加が観察され、合わせて脂肪滴形成に必要な遺伝子PLIN2も分化段階に合わせた発現上昇が認められた。以上から、マウスのみならずヒト細胞でも同様にβ細胞分化・成熟過程における脂質合成の重要性が明らかとなった。現在、炎症性サイトカイン等を用いた妊娠糖尿病の培養皿上での再現に関する検討、小分子などを用いた脂質代謝経路への介入によるヒトiPS細胞由来β細胞分化誘導効率の改善を目指している。

小鼠晚期（16.5天）β细胞的单细胞转录组分析发现，早期分化β细胞在与脂肪酸代谢相关基因（ABCD3，Crot，Hadh，Acry，Mlxipl）中高度表达。其中，MLXIPL是编码Chrebp的基因，Chrebp是一种糖响应的转录因子，通过诱导糖酵解和脂质生物合成酶基因的表达来促进碳水化合物向脂肪的转化。因此，通过关注糖酵解和脂质合成系统，可以更详细地分析单细胞分析的结果。伪时间分析表明，糖酵解酶GCK，PFKM，LDHA和LDHB的基因表达不断或随着β细胞分化而不断降低或降低，而脂肪酶的基因表达MLXIPL，MLXIPL，SREBF1，SREBF1，ACRY，ACACRY，ACACA，ACACA，MCAT，MCAT和FASN增加。这表明随着β细胞分化的进展，以Chrebp表达的上升为中心的脂质合成途径被激活。接下来，使用人IPS细胞研究了β细胞分化和成熟过程中脂质代谢的变化。在分化的第22天，在源自人IPS细胞的β细胞中观察到脂质合成相关基因的表达增加，包括MLXIPL。此外，还观察到随着β细胞分化而增加的脂质液滴，这是细胞内脂肪合成的结果，并且还观察到了脂质滴加形成所需的基因PLIN2，这是根据分化阶段的表达增加。从中，已经澄清了脂质合成在β细胞分化和成熟过程中的重要性不仅在小鼠中，而且在人类细胞中。目前，我们正在寻找使用炎症细胞因子等在培养培养皿上的妊娠糖尿病的繁殖，并通过使用小分子中介入脂质代谢途径来提高诱导人IPS细胞衍生的β细胞分化的效率。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Spatial and transcriptional heterogeneity of pancreatic β-cell neogenesis revealed by a time-resolved reporter system

时间分辨报告系统揭示胰腺β细胞新生的空间和转录异质性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
蓑田　洋介;伊原　栄吉;小川　佳宏;佐々木周伍;Shugo Sasaki
通讯作者：
Shugo Sasaki

リアルタイム・シングルセルトランスクリプトーム解析が明らかにしたβ細胞新生の特徴と再生医療への応用

实时单细胞转录组分析揭示β细胞新生的特征及其在再生医学中的应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
村井　康久;Ukhyun Jo;村井　純子;Lisa M. Jenkins;Shar-Yin N. Huang;Sirisha Chakka;Lu Chen;Ken Cheng;櫻庭　裕丈;福田　眞作;Naoko Takebe;Yves Pommier;佐々木周伍
通讯作者：
佐々木周伍

Spatial and transcriptional heterogeneity of pancreatic beta cell neogenesis revealed by a time-resolved reporter system