人工幹細胞ニッチ:造血ニッチ複合体の再構成による幹細胞増幅

• Project/Area Number: 21679004
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Hematology
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 新井 文用 Keio University, 医学部, 講師 (90365403)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥62,660,000 (Direct Cost: ¥48,200,000、Indirect Cost: ¥14,460,000); Fiscal Year 2011: ¥20,800,000 (Direct Cost: ¥16,000,000、Indirect Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2010: ¥20,800,000 (Direct Cost: ¥16,000,000、Indirect Cost: ¥4,800,000); Fiscal Year 2009: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
• Keywords: 造血幹細胞 / ニッチ分子 / 細胞分裂制御 / 人工ニッチ / ニッチ / 骨芽細胞 / 間葉系前駆細胞 / Single cell定量PCRアレイ / 血管性ニッチ

Research Abstract

本年度は、骨芽細胞性ニッチにおけるニッチ分子に着目し、造血幹細胞の細胞分裂制御に対する機能を明らかにすることを目的に研究を進めた。細胞分裂の解析を進めるにあたり、均一に純化したと考えられる造血幹細胞であっても遺伝子発現にはバリエーションがあり、細胞集団を対象とした解析では、データが平均化され、個々の幹細胞の特性を明らかにすることが出来ないと考えられた。そこで、単一細胞レベルでの遺伝子発現解析により細胞分裂制御機構の解析系(single cell real-time PCR array)を確立した。これまでにマウス骨髄から分離した造血幹細胞(lin-Sca-1+c-Kit+CD48-CD150+細胞)を培養して得られる娘細胞のペア(paired daughter cell: PDC)について、遺伝子の発現解析を行い、Clustering解析およびPartition解析の結果から、p16Ink4a、Ccne1、Ccne2、Ccng2、Cdkn1a、Fbxw7、Foxo1、Foxo4、Tek、Cxcr4、Epcr、Slamf1、Hoxb4、Pbx1、Tert、Notch1、Numb、Bcl2、Lnk、Itga2b、Csf3rなど、21遺伝子がPDCでAsymmetricに発現することを明らかにした。これらの分子は造血幹細胞の細胞分裂様式を制御すると考えられ、今後、これらの分子がいかにして造血幹細胞の細胞分裂制御に関与するのか解析する予定である。
また、人工ニッチ作製に関して、polyethylene glycol(PEG)を用いたmicrowell arrayを作製し、造血幹細胞のsingle cell培養を行う系を確立した。今後、PEG microwell arrayを用いた培養とPDCの遺伝子発現解析を組合せて造血幹細胞の細胞機構を解析し、自己複製を誘導する培養系の確立を図りたい。

Research Products

• [Journal Article] Knockdown of N-cadherin suppresses the long-term engraftment of hematopoietic stem cells. (2010)
  • Author(s): Hosokawa H
  • Journal Title: Blood Volume: 116 Pages: 554-563
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Endothelial protein C receptor-expressing hematopoietic stem cells reside in the perisinusoidal niche in fetal liver. (2010)
  • Author(s): Iwasaki H
  • Journal Title: Blood Volume: 116 Pages: 544-553
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation and characterization of endosteal niche cell populations that regulate hematopoietic stem cells. (2010)
  • Author(s): Nakamura Y
  • Journal Title: Blood Volume: 116 Pages: 4474-4482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acquisition of G_0 state by CD34-positive cord blood cells after bone marrow transplantation. (2010)
  • Author(s): Shima H
  • Journal Title: Exp Hematol Volume: 38 Pages: 1231-1240
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cadherin-based adhesion is a potential target for niche manipulation to protect hematopoietic stem cells in adult bone marrow (2010)
  • Author(s): Hosokawa H
  • Journal Title: Cell Stem Cell 6 Pages: 194-198
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional differences between two Tie2 ligands, angiopoietin-1 and -2, in regulation of adult bone marrow hematopoietic stem cells. (2009)
  • Author(s): Gomei Y
  • Journal Title: Exp Hematol 38 Pages: 82-89
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Niche regulation of hematopoietic stem cells in the endosteum. (2009)
  • Author(s): Arai F
  • Journal Title: Ann N Y Acad Sci 1176 Pages: 36-46
• [Presentation] Fractionated osteoblastic niche cells enhances the homing activity of hematopoietic stem cells. (2009)
  • Author(s): 新井文用
  • Organizer: 51th American Society of Hematology Annual Meeting and Exposition
  • Place of Presentation: New Orleans, LA, USA
  • Year and Date: 2009-12-07
• [Presentation] Hematopoietic Stem Cells in the Niche (2009)
  • Author(s): 新井文用
  • Organizer: 2009 World Stem Cell Summit
  • Place of Presentation: Baltimore, MD, USA
  • Year and Date: 2009-09-23
• [Presentation] 造血幹細胞の制御機構 (2009)
  • Author(s): 新井文用
  • Organizer: 第51回歯科基礎医学会学術大会・総会.サテライトシンポジウム
  • Place of Presentation: 新潟市
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] Hematopoietic Stem Cell Niche in Bone Marrow (2009)
  • Author(s): 新井文用
  • Organizer: 2nd Annual Congress of Regenerative Medicine & Stem Cell at CMBF 2009
  • Place of Presentation: Dalian, China
  • Year and Date: 2009-08-09
• [Presentation] 骨芽細胞と造血幹細胞ニッチ (2009)
  • Author(s): 新井文用
  • Organizer: 第27回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪市
  • Year and Date: 2009-07-25
• [Remarks]
  • URL: http://web.sc.itc.keio.ac.jp/celldiff/
• [Remarks]
  • URL: http://web.sc.itc.keio.ac.jp/celldiff/