Identification and Characterization of a Hematopoietic Stem Cell Niche in Spleen

• Project/Area Number: 20790684
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Hematology
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: MIZUKAMI Takuo National Institute of Infectious Diseases, 血液・安全性研究部 (60415487)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2009: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2008: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 随外造血 / 造血幹細胞 / ニッチ / Spp1 / N-cadherin / 巨核球様細胞 / N-Cadherin / LCM

Research Abstract

造血幹細胞の未分化性・多分化能の維持はニッチという微小環境によって制御されており、骨髄内では骨梁領域の骨芽細胞が様々な機能を担っていると考えられている。しかし、骨髄以外での造血幹細胞の未分化性の維持機構については不明な点が多い。
そこで、本研究では髄外造血時のニッチ機構を明らかにする事を目的とした。まず、我々は大理石病モデルマウスで、恒常的に髄外造血を示すc-Fosノックアウトマウスにおける造血幹細胞の局在を調べた結果、Tie2、SCL/tal1、Sca-1陽性の造血幹細胞の一部が巨核球様細胞(MLCs ; Megakaryocyte-like cells)近辺に存在している事が明らかとなった。また、致死性X線照射後の骨髄移植による一過性の脾臓での造血(CFU-S)においても同様の現象が認められMLCが多数クラスターを形成して存在していた。MLCsをFCMによって分取し遺伝子発現解析を行った結果、通常の巨核球とは異なり、ニッチ分子であるN-cadherin、β-Catenin、Spp1、Jagged-1やSDF-1αを高発現していた。また、移植実験から、これらのMLCの70~80%がドナー細胞由来である事が明らかとなった。さらにクラスターを形成しているMLCをLaser Capture Micro-dissection法を用いて単離し、遺伝子レベルで解析した結果、通常の巨核球とは異なる遺伝子発現プロファイルを認めた。またMLCを単離し、造血幹細胞(KSL)と共培養する事で有意な細胞増殖を認め、我々の単離したMLCが脾臓等におけるニッチの役割を果たしている事が示唆された。
また、脾臓に腫瘍を形成するATLのモデルマウスであるHTLV-Taxトランスジェニックマウスを用い、同様の解析を行った結果、腫瘍幹細胞の同定に成功し、脾臓および骨髄のニッチを同定することに成功した。
本研究により随外造血等にMLCが関与している事が初めて明らかとなった。MLCを用いることで造血幹細胞の体外増幅等に応用可能であると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Identification of Cancer Stem Cells in a Tax-transgenic (Tax-Tg) Mouse Model of Adult T- Cell Leukemia / lymphoma (ATL). (2009)
  • Author(s): Yamazaki J, Mizukami T, Takizawa K, Kuramitsu M, Momose H, Masumi A, Ami Y, Hasegawa H, Hall W, Tsujimoto H, Hamaguchi I, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Blood
• [Journal Article] An improved abnormal toxicity test by using reference vaccine-specific body weight curves and histopathological data for monitoring vaccine quality and safety in Japan. (2009)
  • Author(s): Mizukami T, Masumi A, Momose H, Kuramitsu M, Takizawa K, Naito S, Maeyama J, Furuhata K, Tsuruhara M, Hamaguchi I, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Biologicals. 37 Pages: 8-17
• [Journal Article] An improved abnormal toxicity test by using reference vaccine-specific body weight curves and histopathological data for monitoring vaccine quality and safety in Japan. (2009)
  • Author(s): Mizukami T, Masumi A, Momose H, Kuramitsu M, Takizawa K, Naito S, Maeyama J, Furuhata K, Tsuruhara M, Hamaguchi I, Yamaguchi K
  • Journal Title: Biologicals 37 Pages: 8-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of quantitative gene expression analysis for pertussis vaccine safety control. (2008)
  • Author(s): Hamaguchi I, Imai J, Momose H, Kawamura M, Mizukami T, Naito S, Maeyama J, Masumi A, Kuramitsu M, Takizawa K, Kato H, Mizutani T, Horiuchi Y, Nomura N, Watanabe S, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Vaccine. 26 Pages: 4686-4696
• [Journal Article] Application of DNA microarray technology to influenza A/Vietnam/1194/2004 (H5N1) vaccine safety evaluation. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Imai J, Hamaguchi I, Kawamura M, Momose H, Naito S, Maeyama J, Masumi A, Kuramitsu M, Takizawa K, Nomura N, Watanabe S, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Vaccine. 26 Pages: 227022-227083
• [Journal Article] Identification of transcripts commonly expressed in both hematopoietic and germ-line stem cells. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Kuramitsu M, Takizawa K, Momose H, Masumi A, Naito S, Iwama A, Ogawa T, Noce T, Hamaguchi I, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Stem Cells Dev. 17 Pages: 67-80
• [Journal Article] Deficient RPS19 protein production induces cell cycle arrest in erythroid progenitor cells. (2008)
  • Author(s): Kuramitsu M, Hamaguchi I, Mizukami T, Masumi A, Momose H, Takizawa K, Mochizuki M, Naito S, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Br J Haematol. 140 Pages: 348-59
• [Journal Article] Five azacytidine, a DNA methyltransferase inhibitor, specifically inhibits testicular cord formation and Sertoli cell differentiation in vitro. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Kanai Y, Fujisawa M, Kanai-Azuma M, Kurohmaru M, Hayashi Y.
  • Journal Title: Mol Reprod Dev. 75 Pages: 1002-1010
• [Journal Article] Application of DNA microarray technology to influenzaA/Vietnam/1194/2004 (H5N1) vaccine safety evaluation. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Imai J, Hamaguchi I, Kawamura M, Momose H, Naito S, Maeyama J, Masumi A, Kuramitsu M, Takizawa K, Nomura N, Watanabe S, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Vaccine 26 Pages: 2270-2283
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of quantitative gene expression analysis for pertussis vaccine safety control. (2008)
  • Author(s): Hamaguchi I, Imai J, Momose H, Kawamura M, Mizokami T, Naito S, Maeyama J, Masumi A, Kuramitsu M, Takizawa K, Kato H, Mizutani T, Horiuchi Y, Nomura N, Watanabe S, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Vaccine 26 Pages: 4686-4696
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Five azacytidine, a DNA methyl trans-ferase inhibitor, specifically inhibits testicular cord formation and Sertoli cell differentiation in vitro. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Kanai Y, Fujisawa M, Kanai-Azuma M, Kurohmaru M, Hayashi Y.
  • Journal Title: Molecular Reproduction and Development 75 Pages: 1002-1010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Identification and Characterization of a Hematopoietic Stem Cell Niche in Spleen (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Hamaguchi I, Takizawa T, Kuramitsu M, Momose H, Naito S, Masumi A, Okada S, Yamaguchi Y
  • Organizer: Annual meeting of American Society of Hematology
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Year and Date: 2008-12-06
• [Presentation] 網羅的迅速検出法(Luminex法)によるインフルエンザワクチンの新しい安全性評価法の開発の試み (2008)
  • Author(s): 水上拓郎, 今井順一, 浜口功, 河村未佳, 百瀬暖佳, 内藤誠之郎, 前山順一, 益見厚子, 倉光球, 滝沢和也, 野村信夫, 渡辺慎哉, 山口一成
  • Organizer: 日本ワクチン学会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2008-11-09
• [Presentation] Identification of Cancer Stem Cells in Adult T-Cell Leukemia/lymphoma (ATL) model mouse Tax-transgenic (Tax-Tg) mouse. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Yamazaki J, Hasegawa H, Hamaguchi I, Yamaguchi K
  • Organizer: 日本癌学会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] 脾臓における造血幹細胞ニッチ細胞の解析 (2008)
  • Author(s): 水上拓郎,浜口功,滝沢和也,倉光球,百瀬暖佳,内藤誠之郎,益見厚子,岡田誠治,山口一成
  • Organizer: 日本血液学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-10-10
• [Presentation] HTLV-1 Taxトランスジェニックマウスを用いた腫瘍幹細胞の同定 (2008)
  • Author(s): 水上拓郎, 山崎淳平, 滝澤和也, 倉光球, 百瀬暖佳, 益見厚子, 長谷川秀樹, 浜口功, 山口一成
  • Organizer: HTLV-1研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-08-24
• [Presentation] Identification and Characterization of a Hematopoietic Stem Cell Niche in Spleen. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Hamaguchi I, Takizawa T, Kuramitsu M, Momose H, Naito S, Masumi A, Okada S, Yamaguchi Y.
  • Organizer: Annual meeting of American Society of Hematology.
  • Place of Presentation: (ポスター)
• [Presentation] Tie2 / Angiopoietin-1シグナルを介した造血幹細胞の増殖制御 (2008)
  • Author(s): 百瀬暖佳, 浜口功, 滝澤和也, 水上拓郎, 倉光球, 益見厚子, 山口一成.
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: (口頭)
• [Presentation] 網羅的迅速検出法(Luminex法)によるインフルエンザワクチンの新しい安全性評価法の開発の試み (2008)
  • Author(s): 水上拓郎、今井順一、浜口功、河村未佳、百瀬暖佳、内藤誠之郎、前山順一、益見厚子、倉光球、滝沢和也、野村信夫、渡辺慎哉、山口一成.
  • Organizer: 日本ワクチン学会
  • Place of Presentation: (口頭)
• [Presentation] 新型インフルエンザ, ウエストナイルウイルス等に対する対策の現状 (2008)
  • Author(s): 水上拓郎, 浜口功, 山口一成.
  • Organizer: 日本輸血・細胞治療学会
  • Place of Presentation: (シンポジウム)
• [Presentation] Identification of Cancer Stem Cells in Adult T-Cell Leukemia / lymphoma (ATL) model mouse Tax-transgenic (Tax-Tg) mouse. (2008)
  • Author(s): Mizukami T, Yamazaki J, Hasegawa H, Hamaguchi I, Yamaguchi K.
  • Organizer: 日本癌学会
  • Place of Presentation: (口頭)
• [Presentation] 脾臓における造血幹細胞ニッチ細胞の解析 (2008)
  • Author(s): 水上拓郎, 浜口功, 滝沢和也, 倉光球, 百瀬暖佳, 内藤誠之郎, 益見厚子, 岡田誠治, 山口一成.
  • Organizer: 日本血液学会
  • Place of Presentation: (ポスター)
• [Presentation] The role for IRF2 on megakaryo-poiesis mediated by IFN-γinduction. (2008)
  • Author(s): Atsuko Masumi, Isao Hamaguchi, Madoka Kuramitsu, Takuo Mizukami, Kazuya Takizawa, Haruka Momose, Seishirou Naito, Kazunari Yamaguchi.
  • Organizer: International Society for ICR.
  • Place of Presentation: (ポスター)
• [Presentation] HTLV-1 Taxトランスジェニックマウスを用いた腫瘍幹細胞の同定 (2008)
  • Author(s): 水上拓郎、山崎淳平、滝澤和也、倉光球、百瀬暖佳、益見厚子、長谷川秀樹、浜口功、山口一成.
  • Organizer: HTLV-1研究会
  • Place of Presentation: (口頭)