Studying molecular mechanisms of megakaryocyte maturation andplatelet production derived from human embryonic stem cells

• Project/Area Number: 19591096
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Hematology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: KOJI Eto The University of Tokyo, 医科学研究所, 特任准教授 (50286986)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2008: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2007: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: ES 細胞 / 巨核球 / 血小板 / 細胞骨格 / 再生医療 / 輸血 / ES細胞 / iPS細胞 / アクチン重合 / 造血 / 幹細胞 / 細胞環境

Research Abstract

WAVE2/Abi1複合体を介した巨核球成熟及び血小板産生の分子機構解明血小板産生に関わる様々な要因の内、巨核球への選択的分化、巨核球成熟、血小板放出などにはアクチン・ミオシン細胞骨格系の関与が示唆される。本研究では、アクチン制御分子Rhoファミリーの一つであるRacおよびそのエフェクターであるWAVEに焦点を当て、巨核球成熟、血小板放出機構におけるWAVE1,WAVE2の働きを明らかにした。WAVE1は、血小板産生を含む生体内造血においての関与は認められなかった。一方、WAVE2欠損マウスが胎生致死であることからWAVE2欠損胚性幹(ES)細胞を作製し、in vitroでの造血を観察した結果、WAVE2がAbi1との複合体構造維持により巨核球の多核化に伴う細胞質の拡大(成熟過程)および正常な血小板産生に必須であること、また血小板のインテグリン依存的細胞進展にもWAVE2/Abi1複合体が必須である事を明らかにした。
ヒトES細胞からの造血前駆細胞濃縮分子機構の解明と効率的血小板産生法への発展ヒトES細胞の分化培養系の開発を進め、内部に造血前駆細胞が濃縮される特異的な形態を持つネット様構造物の作成に成功した。このネット様構造物は、造血を促進維持するニッチの役割も担っていると考えられる。造血前駆細胞からは、血小板前駆細胞体である巨核球への分化成熟が促進されることが観察された。産生された巨核球からは血小板も放出され、電子顕微鏡観察、機能解析の結果よりヒト末梢血の血小板に相同する血小板がヒトES細胞から産生可能なことを証明した。
37℃培養条件で産生された血小板の機能維持血小板輸血製剤は、日赤から供給後20-24℃という非常に狭い温度設定で保存し、4 日以内の使用に限定されている。ES 細胞から作成した血小板は、血小板細胞膜上の止血機能に必至なGPIbα受容体が37℃条件下で容易に切断(shedding)されてしまうことを見出した。また、コラーゲン受容体であるGPVI も同様にshedding されることを明らかにした。ADAM ファミリー分子による修飾によるこれらのshedding は、メタロプロテアーゼ阻害剤により、血小板機能の保持に働くこと、培養時期の一定期間のみ阻害剤が必須であること、阻害剤処理血小板はinvivoでも機能を保持できることなどを発見した。

Research Products

• [Journal Article] TGF-ss induceshibernation of hematopoietic stem cells in thebone marrow niche. (2009)
  • Author(s): Yamazaki S, Iwama A, Takayanagi S, Eto K, Ema H, Nakauchi H.
  • Journal Title: Blood 113 Pages: 1250-1256
• [Journal Article] Stepwise development ofhematopoietic stem cells from embryonic stemcells. (2009)
  • Author(s): Matsumoto K, Isagawa T, Nishimura T, Ogaeri T,Eto K, Miyzaki S, Miyazaki JI, Aburatani H,Nakauchi H, Ema H.
  • Journal Title: PLosONE 4(3) Pages: 4820-4820
• [Journal Article] The actin polymerization regulator WAVE2 isrequired for early bone marrow repopulation by hematopoietic stem cells (2009)
  • Author(s): Ogaeri T, Eto K, Otsu M, Ema H, Nakauchi H
  • Journal Title: Stem Cells 27(5) Pages: 1120-1129
• [Journal Article] TGF-β induces hibernation of hematopoietic stem cells in the bone marrow niche (2009)
  • Author(s): Yamazaki S, Iwama: A, Takayanagi S, Eto K, Ema H, Nakauchi H
  • Journal Title: Blood 113 Pages: 1250-1256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calyculin Aretraction of mature megakaryocytesproplatelets from embryonic stem cells (2008)
  • Author(s): Tamaru S, Kitajima K, Nakano T, Eto K, YazakiA, Kobayashi T, Matsumoto T, Wada H,Katayama N, Nishikawa M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 366 Pages: 763-768
• [Journal Article] Generation of functional platelets from humanembryonic stem cells in vitro via ES-sacs VEGF-promoted structures that concentratehematopoietic progenitors (2008)
  • Author(s): Takayama N, Nishikii H, Usui J, Tsukui H,Sawaguchi A, Hiroyama T, Eto K, Nakauchi H.
  • Journal Title: Blood 111 Pages: 5298-5306
• [Journal Article] Growth and maturation ofmegakaryocytes is regulated by Lnk/SH2B3adaptor protein through crosstalk betweencytokine-and integrin-mediated signals. (2008)
  • Author(s): Takizawa H, Eto K, Yoshikawa A, Nakauchi H,Takatsu K, Takaki S.
  • Journal Title: ExpHematol 36
• [Journal Article] Metalloproteinaseregulation improves in vitro generation ofefficacious platelets from mouse embryonicstem cells. (2008)
  • Author(s): Nishikii H, Eto K, Tamura N, Hattori K,Heissig B, Kanaji T, Sawaguchi A, Goto S,Ware J, Nakauchi H.
  • Journal Title: J Exp Med 205 Pages: 1917-1927
• [Journal Article] Generation of functional platelets from human embryonic stem cells in vitrb via ES-sacs, VEGF-promoted structures that concentrate hematopoietic progenitors (2008)
  • Author(s): Takayama N, Nishikii H, Usui J, Tsukui H, Sawaguchi A, Hiroyama T Eto K, Nakauchi H.
  • Journal Title: Blood 111 Pages: 5298-5306
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metalloproteinase regulation improves in vitro generation of efficacious platelets from mouse embryonic stem cells (2008)
  • Author(s): Nishikii H, Eto K, Tamura N, Hattori K, Heissig B, Kanaji T, Sawaguchi A, Goto S, Ware J, Nakauchi H
  • Journal Title: The Journal of Experimental Medicine 205 Pages: 1917-1927
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth and maturation of Tiegakaryocytes ls_segulAW by Lnk/SH2B3 ada ptor protein through crosstalk between cytokine and integrin7mediated signals (2008)
  • Author(s): Takizawa H, Eto K, Yoshikawa A, Nakauchi H, Takatsu K, Takaki S
  • Journal Title: Experimental Hematology 36 Pages: 897-906
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calyculin A retraction of mature megakaryocytes proplatelets from embryonic stem cells (2008)
  • Author(s): Tamaru S, Kitajima K, Nakano T, Eto K, Yazaki A, Kobayashi T, Matsumoto T, Wada H, Katayama N, Nishikawa M
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun 366 Pages: 763-768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The WAVE2/Abi1complex differentially regulates megakaryocyte development and spreading : implications forplatelet biogenesis and spreading machinery (2007)
  • Author(s): Eto K, Nishikii H, Ogaeri T, Suetsugu S,Kamiya A, Kobayashi T, Yamazaki D, Oda A,Takenawa T, Nakauchi H.
  • Journal Title: Blood 110 Pages: 3637-3647
• [Journal Article] The WAVE2/Abil complex differentially regulates megakaryocyte development and spreading: implications for platelet biogenesisand spreading machinery. (2007)
  • Author(s): Eto K*, Nishikii H, Ogaeri T, Suetsugu S, Kamiya A, Kobayashi T, Yamazaki D, Oda A, Takenawa T, Nakauchi H (*corresponding author)
  • Journal Title: Blood 110 Pages: 3637-3647
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lnk negatively regulates self-renewal of hematopoietic stem cells by modifying thrombopoietin-mediated signal transduction. (2007)
  • Author(s): Seita J, Ema H, Ohehara J, Yamazaki S, Tadokoro Y, Yamasaki A, Eto K, Takaki S, Takatsu S, Nakauchi H
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 104 Pages: 2349-2354
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cytokine signaling, lipid raft clustering, and HSC hibernation. (2007)
  • Author(s): Yamazaki S, Iwama A, Morita Y, Eto K, Ema H, Nakauchi H
  • Journal Title: Ann N Y Acad Sci. 1106 Pages: 54-63
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Strategy of efficientplatelet production from ES ・iPScells (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第7回血管・血液オルビス
  • Place of Presentation: 東京ドームホテル
  • Year and Date: 2008-08-10
• [Presentation] ES・iPS細胞由来血小板製剤の可能性 (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第29回日本炎症・再生医学会シンポジウム【幹細胞を用いた臓器形成の基礎と応用】
  • Place of Presentation: 日本都市センタービル(東京)
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] ES・iPS細胞由来血小板製剤の可能性 (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第29回日本炎症・再生医学会シンポジウム【幹細胞を用いた臓器形成の基礎と応用】
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-07-09
• [Presentation] ES・iPS細胞由来血小板製剤の産業化プロジェクト (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第18回日本サイトメトリー学会シンポジウム【再生医学とサイトメトリー】
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-06-28
• [Presentation] ES・iPS細胞由来血小板製剤の産業化プロジェクト (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第18回日本サイトメトリー学会シンポジウム【再生医学とサイトメトリー】
  • Place of Presentation: 東京慈恵医科大学講堂(東京)
  • Year and Date: 2008-06-08
• [Presentation] ES・iPS細胞由来血小板製剤の可能性 (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第81回日本組織培養学会シンポジウム【ES細胞関連研究の最前線】
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2008-05-19
• [Presentation] ES・iPS 細胞由来血小板製剤の可能性 (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第81回日本組織培養学会シンポジウム【ES細胞関連研究の最前線】
  • Place of Presentation: 文部科学省研究交流センター(筑波)
  • Year and Date: 2008-05-09
• [Presentation] 夢? 献血に頼らない代替血小板製剤の開発は可能か (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第7回日本再生医療学会シンポジウム【ES細胞研究の最前線】
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2008-03-08
• [Presentation] ヒトES 細胞/iPS 細胞をソースとする血液分化誘導法の樹立 : ES(iPS)-Sac 法の可能性 (2008)
  • Author(s): 高山直也、中村壮、大西椋子、三木敬三郎、澤口朗、江藤浩之、中内啓光
  • Organizer: 第70回日本血液学会総会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
• [Presentation] ES 細胞/iPS 細胞から産生した血小板が有用であるための戦略 (2008)
  • Author(s): 錦井秀和、中村壮、高山直也、江藤浩之、中内啓光
  • Organizer: 第70回日本血液学会総会
  • Place of Presentation: 京都国際会議場
• [Presentation] 造血幹細胞におけるCD61の役割の検討 (2008)
  • Author(s): 梅本晃正、大和雅之、江藤浩之、寺沢公男、柴田岳彦、内海美香、西田幸二、小林芳郎、中内啓光、岡野光夫
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] Metalloproteinase regulation improves invitro generation of efficacious platelets fromembryonic stem cells (2008)
  • Author(s): Eto K, Nishikii H, Nakauchi H
  • Organizer: The 23th NaitoConference on Molecular Basis for Stem Cells
  • Place of Presentation: 葉山湘南国際村
• [Presentation] Generation of megakaryocytesand platelets from human ES cells and iPScells in vitro via unique structures, 'ES-sacs or iPS-sacs' (2008)
  • Author(s): Takayama N, Eto K, Yamanaka S,Nakauchi H
  • Organizer: The American Society ofHematology 50^<th>Annual Meeting
  • Place of Presentation: Moscone Center, San Francisco, CA, USA
• [Presentation] サイトカインアダプターLnkは安定的血栓形成に寄与する (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第31回日本血栓止血学会学術集会シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪国際交流センター
• [Presentation] ヒトES細胞/iPS細胞をソースとする血液分化誘導法の樹立:ES(iPS)-Sac法の可能性 (2008)
  • Author(s): 高山直也、中村壮、大西椋子、三木敬三郎、津口朗、江藤浩之、中内啓光
  • Organizer: 第70回日本血液学会総会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] ES細胞/iPS細胞から産生した血小板が有用であるための戦略 (2008)
  • Author(s): 錦井秀和、中村壮、高山直也、江藤浩之、中内啓光
  • Organizer: 第70回日本血液学会総会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] サイトカインアダプターLnkは安定的血栓形成に寄与する (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Organizer: 第31回日本血栓止血学会学術集会シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 造血幹細胞におけるCD61の役割の検討 (2008)
  • Author(s): 梅本晃正、大和雅之、江藤浩之、寺沢公男、柴田岳彦、内海美香、西田幸二、小林芳郎、中内啓光、岡野光夫
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Metalloproteinase regulation improves in vitro generation of efficacious platelets from embryonic stem cells (2008)
  • Author(s): Eto K, Nishikii H, Nakauchi H
  • Organizer: The 23th Naito Conference on Molecular Basis for Maintenance and Differentiation of Stem Cells
  • Place of Presentation: 葉山(湘南国際村)
• [Presentation] Generation of megakaryocytes and platelets from human ES cells and iPS cells in vitro via unique structures, 'ES-sacs or iPS-sacs' (2008)
  • Author(s): Talcayama N; Eto K, Yamanaka S, Nakanchi H
  • Organizer: 50th Aniefican Society of Hematology
  • Place of Presentation: 米国サンフランシスコ
• [Presentation] The Cytokine SignalInhibitor Lnk Promotes ssIIbss3 IntegrinOutside-In Signaling through ss3 TyrosinePhosphorylation in Platelets. (2007)
  • Author(s): Eto K, Takizawa H, Takaki S, Nishikii H,Oda A, Nakauchi H
  • Organizer: The AmericanSociety of Hematology 49th AnnualMeeting
  • Place of Presentation: GeorgiaCongress Center, Atlanta, GA, USA
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] The Cytokine Signal Inhibitor Lnk Promotes αIIbβ3 Integrin Outside-In Signaling through β3 Tyrosine Phosphorylation in Platelets. (2007)
  • Author(s): Koji Eto, Hitoshi Takizawa, Satoshi Takaki, Hidekazu Nishikii, Atsushi Oda, and Hiromitsu Nakauchi
  • Organizer: The American Society of Hematology 49th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Georgia Congress Center, Atlanta, GA, USA
  • Year and Date: 2007-12-10
• [Presentation] 巨核球造血、血小板産生におけるマウスとヒトの差異 : 胚性幹細胞を用いた検討 (2007)
  • Author(s): 江藤浩之、高山直也、錦井秀和、中内啓光
  • Organizer: 第30回日本血栓止血学会
  • Place of Presentation: 賢島宝生苑(三重県)
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] 巨核球造血、血小板産生におけるマウスとヒトの差異:胚性幹細胞を用いた検討 (2007)
  • Author(s): 江藤浩之、高山直也、錦井秀和、中内啓光
  • Organizer: 第30回日本血栓止血学会
  • Place of Presentation: 賢島宝生苑(三重県)
  • Year and Date: 2007-11-17
• [Presentation] ヒトES 細胞由来造血支持構造体 : 状構造物(ES-Sac)からの血液細胞の分化誘導 (2007)
  • Author(s): 高山直也、江藤浩之、臼井丈一、錦井秀和、寛山 隆、中内啓光
  • Organizer: 第69回日本血液学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-10-12
• [Presentation] ヒトES細胞由来造血支持構造体:嚢状構造物(ES-Sac)からの血液細胞の分化誘導 (2007)
  • Author(s): 高山直也、江藤浩之、臼井丈一、錦井秀和、寛山 隆、中内啓光
  • Organizer: 第69回日本血液学会総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2007-10-12
• [Book] iPS 細胞を用いた再生医療実現化に向けて : 東京大学の活動・ヒトiPS細胞等研究拠点整備事業 (2009)
  • Author(s): 江藤浩之、中内啓光
  • Publisher: 最新医学
• [Book] ヒトES細胞をソースとする血小板産生培養法 (2009)
  • Author(s): 江藤浩之、高山直也、中内啓光
  • Publisher: NTS出版
• [Book] 【ヒトES細胞をソースとする血小板産生培養法】実験医学別冊(改訂) (2008)
  • Author(s): 高山直也、中内啓光、江藤浩之
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 胚性幹細胞およびiPS 細胞から誘導した血小板を用いた輸血療法 (2008)
  • Author(s): 江藤浩之、中内啓光
  • Publisher: Drug Delivery System
• [Book] iPS 細胞の樹立と再生医療への応用 (2008)
  • Author(s): 高山直也、小林俊寛、江藤浩之、中内啓光
  • Publisher: Arthritis
• [Book] ES 細胞およびiPS 細胞から誘導した血小板を用いた輸血療法の可能性 (2008)
  • Author(s): 江藤浩之
  • Publisher: 日本血栓止血学会誌
• [Book] Ann N Yacad Sci (2007)
  • Author(s): Yamazaki S, Iwama A, Morita Y, Eto K, EmaH, Nakauchi H
  • Publisher: Cytokine signaling, lipid raftclustering, and HSC hibernation
• [Book] ヒトES 細胞からの血小板など造血系細胞への分化誘導 (2007)
  • Author(s): 江藤浩之、高山直也、松本憲二、中内啓光
  • Publisher: 医学のあゆみ
• [Book] 医学のあゆみ (2007)
  • Author(s): 江藤浩之、高山直也、松本憲二、中内啓光
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] GPIbα+GPV+GPVI+血小板のインビトロ調整法 (2008)
  • Inventor(s): 中内啓光、江藤浩之、高山直也、錦井秀和
  • Industrial Property Number: 2008-085204
  • Filing Date: 2008-03-28
• [Patent(Industrial Property Rights)] iPS 細胞からの血小板の調整方法 (2008)
  • Inventor(s): 中内啓光、江藤浩之、高山直也、錦井秀和、高橋和成、山中伸哉
  • Industrial Property Number: 2008-094584
  • Filing Date: 2008-04-01
• [Patent(Industrial Property Rights)] iPS細胞からの血小板の調整方法 (2008)
  • Inventor(s): 中内啓光、江藤浩之、高山直也、錦井秀和、高橋和成、山中伸哉
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学TLOおよび京都大学TLO
  • Industrial Property Number: 2008-094584
  • Filing Date: 2008-04-01