試験管内ES細胞分化誘導系を用いた膵幹細胞の解析

• Project/Area Number: 17045026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 粂 昭苑 熊本大学, 発生医学研究センター, 教授 (70347011)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2006: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2005: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: ES細胞 / 分化誘導 / 膵臓 / 内胚葉 / 再生 / 遺伝子発現プロファイル / 幹細胞 / Pdx1

Research Abstract

(計画)
申請者らは、これまでにES細胞から内胚葉への分化誘導法を開発してきた。ES細胞から分化した膵幹細胞を蛍光蛋白の発現で可視化し、分化誘導する時の細胞の挙動を容易に追跡できるようにした。本プロジェクトでは、ES細胞から膵への細胞系譜の決定、膵幹細胞の性質を理解することを目指し、研究を進めた。その結果、以下の点を明らかにした。
1、マウスES細胞から膵幹細胞の誘導に関わるシグナルの同定
前年度では、ES細胞から膵臓に至るまでの分化誘導の過程を、ES細胞から中内胚葉、中内胚葉から内胚葉、内胚葉から膵前駆細胞へと3段階に分けて、それぞれの段階において分化誘導に関わる成長増殖分子及びその作用機序を明らかにした(Shirakiら論文投稿中)。すなわち、アクチビンと塩基性FGFがそれぞれの分化段階において正の制御因子として作用していること、さらにこの2つのシグナルは相乗的に作用する効果があることを明らかにした。
2、ES細胞由来の膵幹細胞の解析
時期特異的に成長増殖因子などを添加することで、ES細胞を消化管前駆細胞、膵臓前駆細胞のような特定の細胞系譜へ選択的に分化させることも可能になり、ES細胞由来の分化細胞をセルソーターを用いて純化し、その遺伝子発現プロファイルについて解析を行った。
3、ES細胞由来の膵幹細胞の生体内分化能の解析-動物への移植による分化能の解析
上記のES細胞由来の膵幹細胞の分化能について、生体内に移植し、生体内での生存、増殖、分化が可能かどうか、などの生体内における膵幹細胞の挙動、性質の変化について検討する。SCIDマウスの腎臓皮膜下に移植した場合、上記のPdx1陽性膵臓幹細胞からインスリン発現細胞への分化が観察された。したがって、ES細胞由来の膵臓幹細胞はインスリン発現細胞への分化能を有することが分った。

Research Products

• [Journal Article] Hyaline cartilage formation and enchondral ossification modeled with KUM5 and OP9 chondroblasts. (2007)
  • Author(s): Sugiki, T. et al.
  • Journal Title: J. Cell. Biochem. 100 Pages: 1240-1254
• [Journal Article] ヒトE S細胞を用いた肝胆膵の発生分化と再生医学研究 (2007)
  • Author(s): 粂 昭苑
  • Journal Title: ヒトES細胞研究のネクストステージ(医学のあゆみ)(中辻憲夫他編集)(医歯薬出版刊行) 220 Pages: 153-157
• [Journal Article] 消化器官における幹細胞研究の動向 (2007)
  • Author(s): 粂 昭苑, 谷口英樹
  • Journal Title: 内胚葉分化の分子メカニズム(特集号蛋白核酸酵素)(菊池裕編集)(共立出版刊行) 52 Pages: 139-144
• [Journal Article] 膵臓の分化誘導シグナルと糖尿病モデル動物 (2006)
  • Author(s): 勝本恵一, 粂 昭苑
  • Journal Title: シグナル伝達病を知る-その分子機序解明から新たな治療戦略まで-(遺伝子医学MOOK)(菅村和夫他編集)(メデイカルドウ刊行) 6 Pages: 260-26
• [Journal Article] Pancreatic development and stem cell-based regenerative medicine. (2006)
  • Author(s): Kume S, Shiraki N
  • Journal Title: Rinsho Byori 54 Pages: 386-392
  • NAID: 10018015040
• [Journal Article] ES細胞から膵β細胞への誘導 (2006)
  • Author(s): 白木伸明, 粂 昭苑
  • Journal Title: ここまで進んだ幹細胞研究と再生医療2006(田賀哲也他編集)(実験医学) 24 Pages: 182-187
• [Journal Article] TGF-β signaling potentiates differentiation of embryonic stem cells to Pdx-1 expressing endodermal cells. (2005)
  • Author(s): Shiraki N., Lai C-J., Hishikari Y., Kume S.
  • Journal Title: Genes Cells 10 Pages: 503-516
• [Journal Article] Autophagic cell death of pancreatic acinar cells in serineprotease inhibitor Kazal type 3 deficient mice. (2005)
  • Author(s): Ohmuraya M, Hirota M, Araki M, Mizushima N, Matsui M, Mizumoto T, Haruna K, Kume S, Takeya M, Ogawa M, Araki K, Yamamura K-I.
  • Journal Title: Gastroenterology 129 Pages: 696-705
• [Journal Article] Dopamine is a regulator of arousal in the fruit fly (2005)
  • Author(s): Kume, K., Kume, S., Park, S.K., Hirsh, J., Jackson, FR.
  • Journal Title: J.Neuroscience 25 Pages: 7377-7384
• [Journal Article] Enhanced expression of PDX-1 and Ngn3 by exendin-4 during β cell regeneration in STZ-treated mice (2005)
  • Author(s): Kodama, S., Toyonaga, T., Kondo, T., Matsumoto, K., Tsuruzoe, K., Kawashima, J., Goto, H., Kume, K., Kume.S., Sakakida, M., Araki, E.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Comm. 327 Pages: 1170-1178
• [Patent(Industrial Property Rights)] 膵臓幹細胞の検出方法 (2007)
  • Inventor(s): 吉田, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 熊本大学
  • Industrial Property Number: 2007-049374
  • Filing Date: 2007-02-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] ES細胞の分化誘導方法 (2006)
  • Inventor(s): 白木, 他
  • Industrial Property Rights Holder: 熊本大学
  • Filing Date: 2006