ジーンクラスタリング解析による神経幹細胞分化機構の解明

• Project Area: Neural Diversity and Neocortical Organization
• Project/Area Number: 23123516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 岡田 誠司 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30448435)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000); Fiscal Year 2012: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2011: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 神経幹細胞 / トランスクリプトーム / 分化関連遺伝子群 / 次世代シークエンサー

Outline of Annual Research Achievements

近年、様々な中枢神経疾患に対して神経幹細胞移植の有効性が報告されているが、そのメカニズムの詳細は依然不明な点が多い。特に、移植後の神経幹細胞の分子プロファイルを解析する方法が無いため、移植環境に応じてどの程度幹細胞の性質や分化が変化するのかは全く解析されていない。そこで我々は、移植細胞を選択的にセルソーターで回収しギガシークエンサーによるトランスクリプトーム解析法を確立し、発現遺伝子のプロファイル解析を行なう系を確立した。神経幹細胞 をin vitroで7日間分化させた場合、分化前後のトランスクリプトーム解析では共通発現遺伝子の50%以上は少なくとも2倍以上発現量が変化しており、数百から数千の遺伝子がクラスターを形成して同調的に機能していると考えられ、個別の因子を解析するのみでは分化機構の全容を解明することは困難であると予測された。特に、損傷脊髄に移植して7日後に回収した神経幹細胞のトランスクリプトーム解析を行なった結果は、全体的な転写抑制、細胞外刺激に対する反応性、神経分化が著明に抑制されており、in situでの細胞機能解析と共に、移植医療確立のためには神経幹細胞分化機構のより詳細な解明が重要であると考えられた 。また、移植環境が神経幹細胞分化に与える影響を解析するため、損傷急性期、損傷亜急性期、損傷慢性期に上記神経幹細胞を移植回収しトランスクリプトーム解析を行った結果、慢性期移植に於ける神経幹細胞が最も転写活性が高く、特にニューロンへの分化および神経栄養因子の分泌は他の移植タイミングや正常脊髄へ移植した場合よりも優位であった。しかし、急性期移植や亜急性期移植と異なり、慢性期移植では運動機能改善効果は殆ど確認されなかった。以上の結果は、慢性期脊髄損傷治療に対しては、移植細胞のmodificationよりは、生着環境のmodulationが重要であることを示唆している 。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ly6C+ Ly6G- Myeloid-derived suppressor cells play a critical role in the resolution of acute inflammation and the subsequent tissue repair process after spinal cord injury. (2013)
  • Author(s): Saiwai H, Kumamaru H, Ohkawa Y, Kubota K, Kobayakawa K, Yamada H, Yokomizo T, Iwamoto Y, Okada S.
  • Journal Title: J Neurochem. Volume: 125 Issue: 1 Pages: 74-88
  • DOI: 10.1111/jnc.12135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hematoma of the ligamentum flavum in the thoracic spine: report of two cases and possible role of the transforming growth factor beta-vascular endothelial growth factor signaling axis in its pathogenesis (2013)
  • Author(s): Matsumoto Y, Fujiwara T, Imamura R, Okada Y, Harimaya K, Doi T, Kawaguchi K, Okada S, Yamada Y, Oda Y, Iwamoto Y
  • Journal Title: J Orthop Sci Volume: 18 Issue: 2 Pages: 347-54
  • DOI: 10.1007/s00776-011-0150-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct isolation and RNA-Seq reveal environment-dependent properties of engrafted neural stem/progenitor cells (2012)
  • Author(s): Kumamaru H, Ohkawa Y, Saiwai H, Yamada H, Kubota K, Kobayakawa K, Akashi K, Okano H, Iwamoto Y, Okada S
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1140-1140
  • DOI: 10.1038/ncomms2132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Liposomal clodronate selectively eliminates microglia from primary astrocyte cultures (2012)
  • Author(s): Kumamaru H, Saiwai H, Kobayakawa K, Kubota K, Rooijen NV, Inoue K, Iwamoto Y, Okada S
  • Journal Title: Journal of Neuroinflammation Volume: 9 Issue: 1 Pages: 116-116
  • DOI: 10.1186/1742-2094-9-116
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neurological recovery in impaired by concurrent, but not by asymptomatic pre-existing spinal cord compression after traumatic spinal cord injury (2012)
  • Author(s): Kuboka K, Saiwai H, Kumamaru H, Kobayakawa K, Maeda T, Matsumoto Y, Harimaya K, Iwamoto Y, Okada S
  • Journal Title: Spine Volume: 37 Issue: 17 Pages: 1448-55
  • DOI: 10.1097/brs.0b013e31824ffda5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Myeloperoxidase exacerbates secondary injury by generating highly reactive oxygen species and mediating neutrophils recruitment in experimental spinal cord injury (2012)
  • Author(s): Kubota K, Sawai H, kumamaru H, Maeda T, Ohkawa Y, Aratani Y, Nagano T, Urano Y, Iwamoto Y, Okada S
  • Journal Title: Spine Volume: 37 Issue: 16 Pages: 1363-9
  • DOI: 10.1097/brs.0b013e31824b9e77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flow cytometric sorting of neuronal and glial nuclei from central nervous system tissue (2011)
  • Author(s): Okada S, Saiwai H, Kumamaru H, Kubota K, Harada A, Yamaguchi M, Iwamoto Y, Ohkawa Y
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology Volume: 226 Issue: 2 Pages: 552-558
  • DOI: 10.1002/jcp.22365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The classification of mRNA expression levels by the phosphorylation state of RNAPII CTD based on geneome-wide approach (2011)
  • Author(s): Odawara J, Harada A, Yoshimi T, Maehara K, Tachbana T, Okada S, Akashi K, Ohkawa Y
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 12 Issue: 1 Pages: 516-516
  • DOI: 10.1186/1471-2164-12-516
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Beneficial compaction of spinal cord lesion by migrating astrocytes through Glycogen Synthase Kinase-3 inhibition (2011)
  • Author(s): Renault-Mihara F, Katoh H, Ikegami T, Iwanami A, Mukaino M, Tada H, Yasuda A, Nori S, Shibata S, Saito K, Matsushita M, Kaibuchi K, Okada S, Toyama Y, Nakamura M, and Okano H
  • Journal Title: EMBO Mol Med Volume: 3 Issue: 11 Pages: 682-96
  • DOI: 10.1002/emmm.201100179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of a rat monoclonal antibody specific for HSP72 (2011)
  • Author(s): Tanaka K, Shiota M, Okada S, Harada A, Odawara J, Mun S, Iwao H, Ohkawa Y
  • Journal Title: Hybridoma Volume: 30 Issue: 4 Pages: 397-400
  • DOI: 10.1089/hyb.2011.0015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Macrophage Infiltration Predicts a Poor Prognosis for the Human Ewing Sarcoma (2011)
  • Author(s): Fujiwara T, Fukushi JI, Yamamoto S, Matsumoto Y, Setsu N, Oda Y, Yamada H, Okada S, Watari K, Ono M, Kuwano M, Kamura S, Iida K, Okada Y, Koga M, Iwamoto Y
  • Journal Title: American Journal of Pathology Volume: 179 Issue: 3 Pages: 1157-70
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.05.034
  • NAID: 120005107981
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脊髄損傷後のアストロサイトの動態と役割 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司, 他
  • Journal Title: Bone Joint Nerve Volume: 2 Pages: 425-432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 非骨傷性頸髄損傷の治療-保存療法vs手術療法 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司, 他
  • Journal Title: Bone Joint Nerve Volume: 2 Pages: 515-520
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 基礎研究による脊髄損傷の病態解明 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司, 他
  • Journal Title: 整形外科 Volume: 62 Pages: 669-677
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脊髄再生―細胞移植研究の現状 (2012)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第124回西日本整形・災害外科学会
  • Place of Presentation: 別府
  • Year and Date: 2012-11-17
  • Invited
• [Presentation] 脊髄損傷後の自己修復メカニズム (2012)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-10-26
  • Invited
• [Presentation] 脊髄損傷研究に於けるMDSC(myeloid-derived suppressor cell)の生理的修復作用 (2012)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-10-26
• [Presentation] 損傷脊髄部での移植神経幹細胞のin situ analysis (2011)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第46回日本脊髄障害医学会
  • Place of Presentation: 大阪(シンポジウム)
  • Year and Date: 2011-11-19
• [Presentation] 脊髄圧迫病変が脊髄損傷の予後に与える影響 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第46回日本脊髄障害医学会
  • Place of Presentation: 大阪(シンポジウム)
  • Year and Date: 2011-11-18
• [Presentation] Delivery of Ly6C(+) MDSCs promote functional recovery after spinal cord injury (2011)
  • Author(s): Saiwai H
  • Organizer: The 41^<th> Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2011-11-16
• [Presentation] Age-related differences in cellular and molecular profiles of inflammatory responses after spinal cord injury (2011)
  • Author(s): Kumamaru H
  • Organizer: The 41^<th> Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, USA
  • Year and Date: 2011-11-16
• [Presentation] 脊髄損傷研究に於ける網羅的遺伝子解析の応用 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 前橋(シンポジウム)
  • Year and Date: 2011-10-21
• [Presentation] 細胞移植による脊髄再生研究の現状と課題 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第30回日本運動器移植・再生医学研究会
  • Place of Presentation: 福岡(特別講演)
  • Year and Date: 2011-09-25
• [Presentation] 脊髄損傷は治るのか?-研究の現状と展望 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第5回九州山口労災病院薬剤部会研修会
  • Place of Presentation: 飯塚(特別講演)
  • Year and Date: 2011-06-25
• [Presentation] 脊髄再生研究の臨床応用における課題とその最先端 (2011)
  • Author(s): 岡田誠司
  • Organizer: 第84回日本整形外科学術集会
  • Place of Presentation: 横浜(シンポジウム)
  • Year and Date: 2011-05-23