白血病幹細胞における幹細胞性維持と薬剤・放射線耐性に関わるNrf2の役割の解明

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11J06582
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 村上 昌平 東北大学, 大学院・医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: Keap1-Nrf2系 / 造血幹細胞 / 幹細胞性維持 / 増殖・分化制御 / 白血病幹細胞

Research Abstract

1.造血幹細胞におけるNrf2の役割の解明
白血病幹細胞は正常造血幹細胞と似た性質を持つため、まず造血幹細胞におけるNrf2の役割について調べた。通常状態では、Nrf2はKeap1依存的に分解されている。そこで、造血細胞においてKeap1を欠損させたマウス(Keap1CKO)を作成し、Nrf2を恒常的に活性化させることで、Nrf2の造血幹細胞における機能について検討した。Keap1CKOマウスの骨髄細胞を調べると、顆粒球および単球への分化が促進されており、赤血球、巨核球、リンパ球への分化が抑制されていることが分かった。一方、造血幹細胞・前駆細胞では、細胞数が有意に増加していた。Keap1CKO造血幹細胞・前駆細胞の機能性を脾臓コロニーアッセイおよび競合的骨髄移植実験で評価すると、生着能には変化がなかったが、増殖能・分化能が低下していた。以上より、造血幹細胞・前駆細胞におけるNrf2の活性化は、未分化性の維持に貢献していることが示唆された。
2.白血病幹細胞におけるNrf2の役割の解明
白血病自然発症モデルマウス(Gata1KD)とNrf2欠損マウス(Nrf2^^<-/->)を交配させ、Nrf2^<-/->:Gata1KDマウスを得た。しかし、Gata1KDマウスとNrf2^<-/->:Gata1KDマウスともに、白血病の発症頻度があまり高くなく、白血病細胞の性質を調べることは困難であった。そこで、より効率良く白血病発症マウスを得るため、誘導的白血病発症モデルマウス(PtenCKO)を用いて解析を行った。PtenCKOマウスとNrf2^<-/->:PtenCKOマウスの生存率を比較すると、aNrf2^<-/->:PtenCKOマウスは白血病を発症しやすいことが分かった。今後は、PtenCKO白血病細胞およびNrf2^<-/->:PtenCKO白血病細胞を用いて、白血病幹細胞におけるNrf2の機能の解明を目指す。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでに、正常造血幹細胞・前駆細胞において、Nrf2の活性化が未分化性の維持に貢献していることを示唆する結果を得ることができている。さらに、白血病幹細胞におけるNrf2の役割を評価するために、安定して白血病幹細胞を得ることができる実験系を確立することができた。この系を用いることで、白血病幹細胞におけるNrf2の機能をより効率良く評価することができると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

Keap1CKO造血幹細胞の機能性をより詳しく調べるため、連続移植実験を行い、生着率および増殖能・分化能について調べる。また、同細胞における細胞周期について検討する。以上により、Keap1CKO造血幹細胞の幹細胞性維持について評価する。さらに、Nrf2^<-/->マウスを解析することで、Keap1CKOマウスの結果と逆相関関係が得られるかを検討する。一方で、白血病幹細胞においては、PtenCKOおよびNrf2^<-/->:PtenCKO白血病幹細胞の移植を行い、レシピエントマウスの生存率を調べる。さらに、連続移植実験を行うことで、白血病幹細胞の幹細胞性維持におけるNrf2の貢献について評価する。以上より、白血病幹細胞におけるNrf2の役割の解明を目指す。