膵β機能再構築インスリン分泌培養細胞を応用したバイオハイブリット型人工膵島の開発

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非膵島細胞にヒトインスリン分泌機構を構築し、バイオハイブリッド型人工膵島として用いることができれば、異種膵島移植に比し、ヒトインスリンを分泌しうること、細胞の大量供給が容易になること、など格段に優れた移植方式となる。移植部位として、生理的インスリン注入部位として門脈内投与が望ましいが、安全面、管理面から困難な点がある。そこで、本研究は腹腔内注入を選択し、糖尿病動物を用いて、closed-loopインスリン腹腔内注入アルゴリズムを作成した。その結果、血漿インスリン濃度の最高値(Cmax)は皮下投与時と有意差はなかったが、最高値到達時間(Tmax)は皮下投与時は、皮下投与時45分に比し、25分と速やかに吸収された。血糖値の低下も同様の結果を得た。ヒトインスリン発現非膵島細胞(AtT20HI細胞)にGLUT2とGK両遺伝子を発現せせることによって、ブドウ糖濃度依存性にヒトインスリンを分泌するAtT20HI-GLUT2-GK細胞を構築した結果、膵β細胞機能に極めて類似した細胞特性を有するが、ブドウ糖ステップ状負荷時のインスリン分泌応答は、生理的2相性分泌でなく、インスリン分泌初期第1相を欠如した。そのため、膵β細胞の2相性インスリン分泌調節に関与するとされる細胞内シグナル(ホスホリパーゼ(PLC)・イノシトールホスフェート3リン酸(IP3)系、cADP・リボース)の同定を試みた結果、膵ラ氏島と異なり、AtT20HI-GLUT2-GK細胞にはPLCβ、PLCδの発現は認めないこと、膵ラ氏島におけるPLCの特異的阻害は第1相でなく、第2相インスリンの分泌の消失を来すこと、などが明らかとなった。