Neurovascular Unit形成による脳組織再生法の開発

• Project/Area Number: 26460638
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Applied pharmacology
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 渡辺 康裕 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 教授 (90127324)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石塚 俊晶 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 准教授 (30399117) ; 鈴木 豪 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 講師 (50649035)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: Neurovascular Unit / 神経前駆細胞 / 血管前駆細胞 / Gs共役型受容体

Outline of Annual Research Achievements

Neurovascular Unitは、神経細胞、脳血管内皮細胞、グリア細胞、細胞外マトリックス等からなる脳の構成単位であり、その保護・再生が脳における新たな再生治療の戦略として期待されている。特に、神経前駆細胞と血管前駆細胞を細胞外マトリックスの豊富な3次元ゲル上で共培養することで、Neurovascular Unitを再構成できる可能性が考えられている。今回、我々は、マウス人工多能性幹細胞(iPS細胞)から血管前駆細胞あるいは神経前駆細胞への分化、さらに血管内皮細胞あるいは神経細胞への分化に関わるG蛋白質共役型受容体の関与を検討した。その結果、マウスiPS細胞由来胚葉体をレチノイン酸とともにbeta-アドレナリン受容体アゴニストであるイソプロテレノールで刺激すると、神経前駆細胞および神経細胞への分化が促進された。また、beta-アドレナリン受容体と同じくGs蛋白質に共役する受容体である5-HT4受容体の刺激も、レチノイン酸による神経前駆細胞および神経細胞への分化を促進した。一方、マウスiPS細胞をBMP-4およびアクチビンとともにイソプロテレノールで刺激すると、血管前駆細胞および血管内皮細胞への分化が促進され、この作用にはGs蛋白質依存的なcAMP/PKAシグナル系の活性化の関与が示された。次に、マウスiPS細胞由来の神経前駆細胞および血管前駆細胞を、3次元マトリゲル上で共培養してさらなる分化を誘導し、蛍光抗体染色にてNeuNおよびCD31の発現を確認し神経細胞および血管内皮細胞に分化していることを確認した。また、イソプロテレノールの刺激がそれぞれの分化効率を高めていることを明らかにした。今回の結果より、マウスiPS細胞からのNeurovascular Unit形成がGs蛋白質共役型受容体刺激により効率的に行えることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Stimulation of 5-hydroxytryptamine 4 receptor enhnaces differentiation of mouse induced pluripotent stem cells into neural progenitor cells. (2014)
  • Author(s): T. Ishizuka, H. Goshima, A. Ozawa, Y. Watanabe
  • Journal Title: Clin Exp Pharmacol Physiol Volume: 41 Issue: 5 Pages: 345-350
  • DOI: 10.1111/1440-1681.12224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of beta-adrenoceptors in the differentiation of human induced pluripotent stem cells into mesodermal progenitor cells. (2014)
  • Author(s): Ishizuka T, Goshima H, Ozawa A, Watanabe Y.
  • Journal Title: Eur J Pharmacol Volume: 740 Pages: 28-34
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 多能性幹細胞の機能調節に関わる細胞膜受容体 (2014)
  • Author(s): 石塚俊晶、渡辺康裕
  • Journal Title: 日本薬理学雑誌 Volume: 144 Pages: 13-16
  • NAID: 130004437199
  • Acknowledgement Compliant
• [Presentation] マウス人工多能性幹細胞の神経前駆細胞への分化におけるG蛋白質共役型受容体を介したcAMP/PKAシグナル伝達系の役割 (2015)
  • Author(s): 石塚俊晶、小澤亜也子、新田宗光、渡辺康裕
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-03-19
• [Presentation] Involvement of cannabinoid receptors or muscarinic acetylcholine receptors on differentiation into neural progenitor cells in mouse induced pluriotent stem cells . (2014)
  • Author(s): Ishizuka T, Ozawa A, Arata M, Watanabe Y.
  • Organizer: 43th Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: ワシントン
  • Year and Date: 2014-11-19
• [Presentation] ムスカリン型アセチルコリン受容体刺激は、cAMP/PKAシグナル伝達系を阻害してマウス人工多能性幹細胞の神経前駆細胞への分化を抑制する (2014)
  • Author(s): 石塚俊晶、小澤亜也子、新田宗光、渡辺康裕
  • Organizer: 第131回日本薬理学会関東部会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-10-11
• [Presentation] マウス人工多能性幹細胞の増殖および神経前駆細胞への分化に対するムスカリン型アセチルコリン受容体の関与 (2014)
  • Author(s): 石塚俊晶、小澤亜也子、新田宗光、渡辺康裕
  • Organizer: 第57回日本神経化学会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2014-09-29
• [Presentation] The stimulation of muscarinic acetylcholine receptors inhibits differentiation of mouse induced pluriotent stem cells into neural progenitor cells. (2014)
  • Author(s): Watanabe Y, Ishizuka T, Ozawa A, Arata M.
  • Organizer: 16th Congress of European Neuroendocrine Association
  • Place of Presentation: ブルガリア
  • Year and Date: 2014-09-12
• [Presentation] Stimulation with beta-adrenoceptors enhances differentiation of human induced pluripotent stem cells into cardiovascular progenitor cells via PKA-dependent p38 MAPK activation. (2014)
  • Author(s): Watanabe Y, Ishizuka T, Ozawa A, Arata M.
  • Organizer: 17th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology
  • Place of Presentation: 南アフリカ、
  • Year and Date: 2014-07-13
• [Presentation] マウス人工多能性幹細胞の内胚葉系前駆細胞および肝細胞への分化に対するニコチンの影響 (2014)
  • Author(s): 石塚俊晶、小澤亜也子、新田宗光、渡辺康裕
  • Organizer: 第130回日本薬理学会関東部会
  • Place of Presentation: 星薬科大学
  • Year and Date: 2014-07-05
• [Presentation] Involvement of 5-HT4 receptor or cannabinoid receptors on differentiation of mouse induced pluriotent stem cells into neural progenitor cells. (2014)
  • Author(s): Ishizuka T, Ozawa A, Arata M, Watanabe Y.
  • Organizer: 12th Annual Meeting of International Society for Stem Cell Research
  • Place of Presentation: カナダ、バンクーバー
  • Year and Date: 2014-06-18