Establishment of a novel model for human beige adipocytes converted from smooth muscle-like cells

平滑肌样细胞转化人米色脂肪细胞新模型的建立

基本信息

批准号：
21K12669
负责人：
武田行正
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto Prefectural University of Medicine
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒト成人では、褐色化（Browning）と呼ばれる現象を介して特定の脂肪組織内で誘導されるベージュ細胞が、主要な褐色脂肪細胞として機能している。しかし、脂肪組織内に散在するベージュ細胞のみを単離し、体外でその状態を維持することは困難であるため、特にヒトにおけるその発生メカニズムや褐色化の誘導因子については多くが不明である。本研究では、低分子化合物を用いてヒト皮膚由来、初代線維芽細胞から誘導されるヒト褐色脂肪細胞モデルciBA（chemical compound-induced Brown/Beige Adipocyte）の誘導メカニズムの解明を目的とした。初年度では、ciBAの誘導効率を増加させる成長因子や低分子化合物が、線維芽細胞の細胞集団をどのように変化させるか解析した。さらに、一細胞RNAシークエンス（scRNA-Seq）解析を行い、ciBAの前駆細胞について同定を試みた。今年度はその結果をさらに解析し、線維芽細胞に平滑筋様の遺伝子発現を示す特徴的な細胞集団が存在することを明らかとした。ciBAの前駆細胞の候補について、その遺伝子発現を解析し、新規なマーカーとなる遺伝子の候補を複数同定した。また、このような特徴的な細胞集団から誘導されるciBAを用いて、計画していた食品成分や成長因子から褐色化因子の探索をした。その結果、いくつかの効果の強い成分を発見し、その中で特にカプサイシンについてその直接的な褐色化効果を解析し、国際論文として報告した。また、ciBAを用いてミトコンドリア膜電位の活性が、脱共役タンパク質UCP1の遺伝子発現を抑制するという、細胞の栄養状態に依存した新規なフィードバックメカニズムを提案し報告した。

在成年人中，米色细胞是通过一种称为褐变的现象在某些脂肪组织内诱导产生的，其功能相当于初级棕色脂肪细胞。然而，仅分离出分散在脂肪组织内的米色细胞并在体外维持这种状态是很困难的，因此仍有很多未知之处，特别是其发育机制和诱发人类褐变的因素。在本研究中，我们旨在阐明人棕色脂肪细胞模型ciBA（化学化合物诱导的棕色/米色脂肪细胞）的诱导机制，该模型是使用低分子量化合物从人皮肤来源的初级成纤维细胞诱导而来。第一年，我们分析了提高 ciBA 诱导效率的生长因子和低分子量化合物如何改变成纤维细胞群。此外，我们进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-Seq) 分析并尝试鉴定 ciBA 祖细胞。今年，我们进一步分析了结果，发现成纤维细胞含有表现出平滑肌样基因表达的特征细胞群。我们分析了候选 ciBA 祖细胞的基因表达，并鉴定了多个可作为新标记的候选基因。此外，利用源自这种特征细胞群的 ciBA，我们从食物成分和生长因子中寻找褐变因子。结果，我们发现了几种高效成分，特别分析了辣椒素的直接褐变作用，并在国际论文中报道了这一点。此外，利用 ciBA，我们提出并报道了一种依赖于细胞营养状况的新型反馈机制，其中线粒体膜电位的活性抑制解偶联蛋白 UCP1 的基因表达。