再生医療を目指したiPS細胞の心血管分化システムの確立

• Project/Area Number: 09J06133
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Circulatory organs internal medicine
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高谷 智英 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: iPS細胞 / ES細胞 / 再生医療 / 心筋分化

Research Abstract

ips細胞は再生医療に向けた応用が強く期待されている。患者から作出したips細胞を用いれば、倫理的および免疫的に問題のない、移植用の組織や細胞が作成可能になる。ips細胞を安定に分化させる技術の開発は医療応用において重要な課題であるが、個々のips細胞株の分化傾向が一様であるかどうか、また異なる場合にそれを平準化する方法があるかは不明である。
我々は、3株の異なるマウスips細胞の心血管分化効率を解析するとともに、分化効率の改善方法についても模索した。iPS細胞を平面培養下で自発的に分化させ、時間経過を追って心筋分化効率を測定した結果、Es細胞や他のiPs細胞株に比べて有意に分化効率の低いiPs細胞株(20D17)が存在することが明らかになった。
これまで、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤トリコスタチンA(TSA)がES細胞の心筋分化を促進することが報告されている。そこで、上記ips細胞にTSAを投与したところ、ES細胞同様の心筋分化促進作用が観察された。TSAの効果は20D17株でも認められ、未分化マーカーであるNanog陽性細胞の数が減少し、心筋特異的遺伝子Nkx2.5のmRNA量が他の細胞株と同程度にまで上昇した。また、TSAの投与によって20D17株の核内HDAC4タンパク量も減少し、これらの効果が20D17株の心筋分化に寄与していると示唆された。また、別のHDAC阻害剤であるバルプロ酸もTSA同様の心筋分化促進作用を持つことを認めた。これらのHDAC阻害剤を用いることで、ips細胞の心筋分化を亢進し、細胞株間の相違や患者の個体差を平均化できる可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] MicroRNA-27a regulates beta cardiac myosin heavy chain gene expression by targeting thyroid hormone receptor betal in neonatal rat ventricular myocytes (2011)
  • Author(s): Nishi H, Ono K, Horie T, Nagao K, Kinoshita M, Kuwabara Y, Watanabe S, Takaya T, Tamaki Y, Takanabe-Mori R, Wada H, Hasegawa K, Iwanaga Y, Kawamura T, Kita T, Kimura T.
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. Volume: 31 Pages: 744-755
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclin-dependent kinase 9 forms a complex with GATA4 and is involved in the differentiation of mouse ES cells into cardiomyocytes (2011)
  • Author(s): Kaichi S, Takaya T, Morimoto T, Sunagawa Y, Kawamura T, Ono K, Shimatsu A, Baba S, Heike T, Nakahata T, Hasegawa K.
  • Journal Title: J.Cell.Physiol. Volume: 226 Pages: 248-254
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 is required for the adipose tissue expression of proinflammatory cytokines in high-fat diet-induced obese mice (2010)
  • Author(s): Takanabe-Mori R, Ono K, Sowa N, Wada H, Takaya T, Hone T, Satoh-Asahara N, Shimatsu A, Fujita M, Sawamura T, Hasegawa K.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 398 Pages: 576-580
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell line-dependent differentiation of induced pluripotent stem cells into cardiomyocytes in mice (2010)
  • Author(s): Kaichi S, Hasegawa K, Takaya T, Yokoo N, Mima T, Kawamura T, Morimoto T, Ono K, Baba S, Doi H, Yamanaka S, Nakahata T, Heike T.
  • Journal Title: Cardiovasc. Res. Volume: 88 Pages: 314-323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Left ventricular expression of lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 in failing rat hearts (2010)
  • Author(s): Takaya T, Wada H, Morimoto T, Sunagawa Y, Kawamura T, Takanabe-Mori R, Shimatsu A, Fujita Y, Sato Y, Fujita M, Kimura T, Sawamura T, Hasegawa K.
  • Journal Title: Circ. J. Volume: 74 Pages: 723-729
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclin-dependent kinase-9 is a component of the p300/GATA4 complex required for phenylephrine-induced hypertrophy in cardiomyocytes (2010)
  • Author(s): Sunagawa Y, Morimoto T, Takaya T, Kaichi S, Wada H, Kawamura T, Fujita M, Shimatsu A, Kita T, Hasegawa K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 285 Pages: 9556-9568
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aldosterone signaling associates with p300/GATA4 transcriptional pathway during the hypertrophic response of cardiomyocytes (2010)
  • Author(s): Yoshida Y, Morimoto T, Takaya T, Kawamura T, Sunagawa Y, Wada H, Fujita M, Shimatsu A, Kita T, Hasegawa K.
  • Journal Title: Cardiovasc. Res. Volume: 74 Pages: 156-162
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MicroRNA-1 and microRNA-133 in spontaneous myocardial differentiation of mouse embryonic stem cells (2009)
  • Author(s): Takaya T, Ono K, Kawamura T, Takanabe R, Kaichi S, Morimoto T, Wada H, Kita T, Shimatsu A, Hasegawa K
  • Journal Title: Circulation Journal 73 Pages: 1492-1497
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ES細胞の心筋分化におけるmicroRNA-1/GATA4/Cdk9の役割 (2011)
  • Author(s): 高谷智英, 鶏内伸二, 尾野亘, 森本達也, 木村剛, 長谷川浩二
  • Organizer: 第7回宮崎サイエンスキャンプ
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2011-02-25
• [Presentation] Cardiovascular differentiation of monkey embryonic stem cell-derived vascular endothelial growth factor receptor-2-positive cells (2010)
  • Author(s): Takaya T, Kawamura T, Morimoto T, Ono K, Kimura T, Suemori H, Nakatsuji N, Shimatsu A, Hasegawa K.
  • Organizer: The 6th China-Japan Cardiovascular Forum
  • Place of Presentation: 北京,中国
  • Year and Date: 2010-10-15
• [Presentation] MicroRNA-1 and microRNA-133 repress the spontaneous myocardial differentiation of mouse embryonic stem cells (2009)
  • Author(s): Takaya T, Ono K, Kawamura T, Takanabe R, Kaichi S, Morimoto T, Rada H, Kita T, Shimatsu A, Hasegawa K
  • Organizer: The 17th Asian Pacific Congress of Cardiology
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-05-21