ES細胞を用いた心筋幹/前駆細胞の同定と心筋分化再生への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15039220
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山下 潤 京都大学, 再生医科学研究所, 助教授 (50335288)
• Keywords: ES細胞 / 心筋分化 / 心筋再生 / 前駆細胞 / Flk1 / BMP (bone morphogenic protein)

Research Abstract

【背景・目的】本研究は、単一細胞からも心筋細胞を分化誘導できる我々の新しいES細胞心筋分化系の利点を生かし、心筋に分化する幹細胞または前駆細胞を予見的(prospective)に同定し、心筋幹/前駆細胞の分化誘導と単離を行い、心筋分化機構の解析を行うとともに、心再生医療へ応用可能な新しい心筋分化誘導技術の開発を目的とする。すなわち、1)心筋分化能を有する幹/前駆細胞の単離同定を行う。2)同定した細胞の維持培養、大量培養法の開発を行う。3)同細胞からの効率的心筋分化誘導法を確立する。4)心筋分化関連遺伝子の網羅的クローニングを行う。5)誘導心筋細胞の移植による心筋再生療法への応用を検討する。6)得られた知見を体細胞における幹/前駆細胞の同定と心筋分化誘導に応用する。以上6項目の検討により、心筋再生医療へ向けた心筋分化における幹細胞生物学と分化機構に関する基礎的知見の蓄積と新しい細胞培養技術の開発を目的とする。
【結果】本年度は、心筋前駆細胞分画の探索を行い、Flk1陽性中胚葉細胞から心筋細胞への分化途上において、全体の約5%前後に相当する細胞分画に、心筋分化能が他の細胞分画の約5-15倍濃縮していることを見出した。この細胞群の単一細胞培養をしたところ、約80%のコロニーに心筋細胞の出現を認め、同細胞群は高い心筋分化能を有した心筋前駆細胞と考えられた。Flk1陽性細胞からの心筋分化および新たに同定した心筋前駆細胞の分化はともに、BMPシグナル阻害剤により抑制され、心筋分化過程におけるBMPシグナルの重要性が明らかとなった(未発表)。現在、心筋前駆細胞の分化誘導法等、研究計画2)-5)について検討中である。
【結語】高い心筋分化能を有した新たな心筋前駆細胞群を同定することに成功した。

Research Products

• [Publications] Fraser ST, Yamashita J, (他5名): "In vitro differentiation of mouse embryonic stem cells : Hematopoietic and vascular cell types."Method.Enzymol.. 365. 59-72 (2003)
• [Publications] Watabe T, Nishihara A, Mishima K, Yamashita J, (他4名): "TGF-beta receptor kinase inhibitor enhances growth and integrity of embryonic stem cell-derived endothelial cells."J.Cell.Biol.. 163. 1303-1311 (2003)
• [Publications] Fujita M, Nakao Y, Natsunaga S, Seiki M, Itoh Y, Yamashita J, (他2名): "Ageladine A : an anti-angiogenic matrixmetalloproteinase inhibitor from the marine sponge Agelas nakamurai."J.Am.Chem.Soc.. 125. 15700-15701 (2003)
• [Publications] Sone M, Itoh H, Yamashita J, (他12名): "Different differentiation kinetics of vascular progenitor cells in primate and mouse embryonic stem cells."Circulation. 107. 2085-2088 (2003)
• [Publications] Yurugi-Kobayashi T, Itoh H, Yamashita J, (他7各): "Effective contribution of transplanted vascular progenitor cells derived from embryonic stem cells to adult neovascularization in proper differentiation stage"Blood. 101. 2675-2678 (2003)
• [Publications] Yamahara K, Itoh H, Chun TH, Ogawa Y, Yamashita J, (他11名): "Significance and therapeutic potential of the natriuretic peptides/cGMP/cGMP-dependent protein kinase pathway in vascular regeneration"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 3404-3409 (2003)
• [Publications] Yamashita J, Nishikawa SI.: "Embryonic stem cell-derived endothelial cells"Methods in Endothelial Cell Biology. Springer-Verlag GmbH, Berlin, New Yolk, Tokyo.. (in press).