造血幹細胞におけるセリン・グリシン合成系の機能解析

• Project/Area Number: 22K08493
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: National Center for Global Health and Medicine
• Principal Investigator: 雁金 大樹 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 生体恒常性プロジェクト 客員研究員 (60594588)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 造血幹細胞 / 代謝 / セリングリシン合成系

Outline of Research at the Start

セリン・グリシン合成経路の正常造血系における役割の報告はこれまで皆無である。そこで本研究では正常造血におけるセリン・グリシン合成経路の機能的役割を、律速段階酵素であるPHGDHを欠損したマウスおよびヒト造血細胞を使用して解明することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

PHGDHのコンディショナルノックアウトマウスを準備するために、CAG-CreERTマウスと、理研より導入したphgdh flox/floxマウスを交配した。理由は不明であったが、交配が進まなかったため、人工授精を複数回繰り返し行った。その後マウスの自然交配が進展し、十分数のPHGDHコンディショナルノックアウトマウスを用意できた。4週齢のCAG-CreERT phgdh flox/floxマウスにタモキシフェンを投与して、後天的にPHGDHを欠損させた。タモキシフェン投与後の影響を少なくするため、4週間の間隔を空けた後に造血系細胞の解析を行った。解析は主に骨髄と末梢血を用いて行った。PHGDHのノックアウトは、成体内で造血幹細胞分画の有意な減少を示した。特にLin-Sca-1+c-Kit+で規定される造血幹前駆細胞分画（LSK分画）の減少、そしてLSKの中でCD48-CD150+で規定されるSLAM造血幹細胞においても数の減少を認め、造血系未分化細胞の維持に重要な遺伝子である事が分かった。次に造血幹細胞機能を検証する連続移植を行った。一次移植で既に生着率が有意に低下し、移植後早期から後期まで全期間を通じて低下していた。そのため短期造血幹細胞から長期造血幹細胞まで、造血幹細胞全般においてその機能低下を認めた。これらの結果から、PHGDHは造血幹細胞の質・量の制御に重要な酵素であることが示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コンディショナルノックアウトマウスが準備でき、造血系の解析も開始できたため。そして予想通りの表現型を得て、今後の解析も進められるため。

Strategy for Future Research Activity

造血幹細胞の質・量の低下は示された。今後は得られた表現型の詳細を解析し、PHGDHがなぜその表現型を示すのか、下流の減少を追う。