細胞分化による心不全の遺伝子治療

• Project/Area Number: 12136201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 小室 一成 千葉大学, 大学院・医学研究院, 教授 (30260483)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永井 敏雄 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (00334194) ; 廣井 透雄 東京大学, 医学部附属病院, 助手 (30311624)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥142,400,000 (Direct Cost: ¥142,400,000); Fiscal Year 2004: ¥33,200,000 (Direct Cost: ¥33,200,000); Fiscal Year 2003: ¥33,200,000 (Direct Cost: ¥33,200,000); Fiscal Year 2002: ¥38,000,000 (Direct Cost: ¥38,000,000); Fiscal Year 2001: ¥38,000,000 (Direct Cost: ¥38,000,000)
• Keywords: 細胞融合 / 心筋分化 / 転写因子 / 発生 / 分化転換 / CSX / P19CL6 / Wnt / Midori / GATA4 / MEF2 / Cal / LIMタンパク / BMP / TAK1 / Smad / Csx / Nkx2.5 / P19CL6細胞 / ATF-2 / DNA chip / MEF2C

Research Abstract

Wntは心臓の発生早期において重要な役割をはたしていると考えられているが、心筋分化の際にWntシグナルがどのように関与しているのかは十分明らかにされていない。そこで、本研究ではP19CL6細胞を用いて心筋分化におけるWntの役割を調べた。P19CL6細胞をDMSOで心筋細胞へ分化誘導させるとcanonical WntのメンバーであるWnt-3aとWnt-8が一過性に発現することが確認された。P19CL6細胞にWnt-3aだけを一過性に強制発現させても心筋特異的転写因子の発現が誘導され、拍動する心筋細胞への分化が認められた。しかしcanonical Wntのシグナルを持続的に刺激すると、心筋特異的転写因子の発現の増加は抑制され拍動する心筋細胞への分化はみられなくなった。これらの結果からWntシグナルは心筋分化に対し、発現の時期や持続時間によりpositiveにもnegativeにも作用している可能性が示唆された。今後は心筋分化においてWntシグナルに関連する分子を解明し、遺伝子導入により非心筋細胞を心筋細胞に分化誘導させるための方法を探索する。
最近、成人幹細胞の可塑性の機序として分化転換(transdifferentiation)や細胞融合(cell fusion)の存在が報告されている。我々は心筋細胞が他のさまざまな体細胞と融合するのか、またその後の形質はどうなるのか検討した。心筋細胞を血管内皮細胞、心筋線維芽細胞、骨髄細胞、内皮前駆細胞と共培養した結果、それぞれ自発的に細胞融合し心筋細胞の形質を獲得した。内皮細胞や線維芽細胞で発現する蛋白質の発現量は減少することから、心筋細胞の形質が優位になることが示唆された。また融合した細胞は細胞周期に入ることが示された。これらの現象はin vivoのモデルでも確認された。これらの概念は心不全の細胞治療にも役立つと思われる。

Research Products

• [Journal Article] G-CSF prevents cardiacRemodeling after myocardial infarction by activating Jak/Stat in cardiomyocytes. (2005)
  • Author(s): Harada M
  • Journal Title: Nat Med 11 Pages: 305-311
• [Journal Article] Akt negatively regulates the in vitro lifespan of human endothelial cells via a p53/p21-dependent pathway. (2004)
  • Author(s): Miyauchi H
  • Journal Title: EMBO J 23 Pages: 212-220
• [Journal Article] Adult cardiac Sca-1 positive cells differentiate into beating cardiomyocytes. (2004)
  • Author(s): Matsuura H
  • Journal Title: J Biol Chem 279 Pages: 11384-11391
• [Journal Article] A novel LIM protein Cal promotes cardiac differentiation by association with CSX/NKX2-5. (2004)
  • Author(s): Akazawa H
  • Journal Title: J Cell Biol 164 Pages: 395-405
• [Journal Article] Cardiomyocytes fuse with surrounding non-cardiomyocyres and re-enter the cell cycle. (2004)
  • Author(s): Matsuura H
  • Journal Title: J Cell Biol 167 Pages: 351-363
• [Journal Article] Salt-sensitive hypertension is triggered by Ca(2+) entry via Na(+)/Ca(2+) exchanger type-1 in vascular smooth muscle. (2004)
  • Author(s): Iwamoto T
  • Journal Title: Nat Med 10 Pages: 1193-1199
• [Book] 先端医療シリーズ28 心臓病 心臓病 診断と治療の最前線 (2004)
  • Author(s): 赤澤宏
  • Total Pages: 4
• [Publications] Iijima: "Beating is necessary for transdiffentiation of skeletal muscle-derived cells into cardiomyocytes."FASEBJ. 17. 1361-1363 (2003)
• [Publications] Akazawa: "Roles of cardiac transcription factors in cardiac hypertrophy."Circulation Research. 92. 1079-1088 (2003)
• [Publications] Funabashi: "Images in cardiovascular medicine. Myocardial fibrosis in fabry disease demonstrated by multislice computed tomography : comparison with biopsy findings."Circulation. 107. 2519-2520 (2003)
• [Publications] Zou Y: "Leukemia Inhibitory Factor Enhances Survival of Cardiomyocytes and Induces Regeneration of Myocardium After Myocardial Infarction."Cirulation. 108. 748-753 (2003)
• [Publications] Minamino T: "Ras induces vascular smooth muscle cell senescence and inflammation in Human atherosclerosis."Circulation. 108. 2264-2269 (2003)
• [Publications] Zou Y: "Heat shock transcription factor 1 protects cardiomyocytes from ischemia/reperfusion injury."Circulation. 108. 3024-3030 (2003)
• [Publications] 小室一成: "心不全のNew Concept"分子生物学、分子工学から考えた病態生理. 155 (2003)
• [Publications] Toko H: "Csx/Nkx2-5 is required for homeostasis and survival of cardiac myocytes in the adult heart"J Biol Chem. 277. 24735-24743 (2002)
• [Publications] Shirai M: "The polycomb-group Rae28 sustains Nkx2.5/Csx expression and is essential for cardiac morphogenesis"J Clin Invest. 110. 177-184 (2002)
• [Publications] Sato M: "Detection of experimental autoimmune myocarditis in rats by 111 in monoclonal antibody"Circulation. 106. 1397-1402 (2002)
• [Publications] Monzen M: "Dual effects of the homebox transcription factorCsx/Nkx2-5 on cardiomyocytes"Biochem Biophys Res Commun. 298. 493-500 (2002)
• [Publications] Minamino T: "Role of telomore in endothelial dysfunction in atherosclerosis"Curr Opin Lipidol. 13. 537-543 (2002)
• [Publications] Minamino T: "Peripheral-blood or bone-marrow mononuclear cells for therapeutic angiogenesis?"The Lancet. 360. 2083-2084 (2002)
• [Publications] 小室 一成: "循環器診察二頁の秘訣"心肥大の有無に要注意. 2 (2002)
• [Publications] Hosoda T: "A novel myocyte-specific gene Midori promotes the differentiation of P19CL6 cells into cardiomyocytes"J Biol Chem. 276. 35978-35989 (2001)
• [Publications] Zou Y: "Calcineurin plays a critical role in the development of pressure overload-induced cardiac hypertrophy"Circulation. 104. 97-101 (2001)
• [Publications] Zou Y: "Isoproterenol activates extracellular signal-regulated protein kinases in cardiomyocytes through calcineurin"Circulation. 104. 102-108 (2001)
• [Publications] Hiroi Y: "Tbx5 associates with Nkx2-5 and synergistically promotes cardiomyocyte differentiation"Nature Genetics. 28. 276-280 (2001)
• [Publications] Uozumi H: "gp130 Plays a Critical Role In Pressure Overload-Induced Cardiac Hypertrophy"J Biol Chem. 276. 23115-23119 (2001)
• [Publications] Monzen K: "Smads, tak1, and common target arf2-play a critical role in cardiomyocyte differentiation"J Cell Biol. 153. 687-698 (2001)
• [Publications] 小室 一成: "心臓における生命現象の分子生物学"第1章 発生・分化・死からみた心臓の特異性 「心臓の発生・分化の分子機序」. 15-23 (2001)
• [Publications] Zhu W: "Ca^<2+>/calmodulin-dependent kinae II and calcineurin play critical roles in endothelin-1-induced cardiomyocyte hypertrophy."J Biol Chem. 275. 15239-45 (2000)
• [Publications] Aikawa R: "Insulin prevents cardiocytes from oxidative stress-induced apoptosis through actication of P13 Kinase/Akt."Circulation. 102. 2873-9 (2000)
• [Publications] Shimoyama M: "Calcineurin inhabitor attenuates the development and induces the regression of cardiac hypertrophy in rats with salt-sensitive hypertension."Circulation. 102. 1996-2004 (2000)
• [Publications] Wakimoto K: "Targeted disruption of Na^+/Ca^<2+> exchanger gene Leads to cardiomyocyte apoptosis and defects in heartbeat."J Biol Chem. 275. 36991-8 (2000)
• [Publications] Zhu W: "Functional analyses of three Csx/Nkx-2.5 mutations that cause human congenital heart disease."J Biol Chem. 275. 35291-6 (2000)
• [Publications] Saito S: "β-adrenergic pathway induces apoptosis through calcineurin activation in cardiac myocytes."J Biol Chem. 275. 34528-33 (2000)
• [Publications] 池田祐一: "先端医学社"β遮断機の心臓(心筋、冠、伝導)に関する作用。β-遮断機のすべて. 5 (2000)
• [Publications] 小室一成: "先端医学社"心肥大・リモデリングとアンジオテンシンII心血管系疾患とレニン・アンジオテンシン系-新世代のアンジオテンシンII受容体拮抗。. 2 (2000)