2016 Fiscal Year Annual Research Report
人工遺伝子スイッチＳＡＨＡ－ＰＩＰによる心筋細胞の誘導
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15J02111
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
谷口 純一 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | ピロールイミダゾールポリアミド / ヒト多能性幹細胞 / SOX2 / 遺伝子発現制御 / 分化誘導制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的はピロールイミダゾールポリアミドによるヒト多能性幹細胞の分化誘導制御である。平成27年度の結果から、ヒト多能性幹細胞の分化制御においては、遺伝子発現活性型のSAHA-PIPコンジュゲートよりも抑制型のヘアピンPIPが効果的であるということが示唆された。そこで本年度は、抑制型のヘアピンPIPを用いてヒトiPS細胞から心筋細胞への分化制御を検討して以下の結果を得た。
1) 転写因子SOX2は、心筋細胞誘導の第一段階である中胚葉誘導に対して抑制的に働くことが知られている。SOX2の結合DNA配列を標的とするPIPを設計・合成した。このPIPはSOX2とDNAの結合を効果的に阻害した。また、このPIPはヒトiPS細胞においてSOX2下流遺伝子群を発現変化させ、BRACHYURY陽性の中胚葉細胞を誘導した。さらに、誘導された中胚葉をWnt/β-catenin経路阻害剤で処理することで心筋細胞を得ることができた。この結果は論文として国際雑誌に投稿中である。
2) 心筋細胞誘導の第二段階である中胚葉から心筋細胞への分化においては、Wnt/β-catenin経路の抑制が必要である。Wnt/β-cateninの下流遺伝子の発現を制御する転写因子TCFの結合配列を標的とするPIPを設計・合成した。ヒトiPS細胞由来の中胚葉にこのPIPを処理することにより、TNNT2陽性心筋細胞の誘導が促進された。現在このPIPの作用機序の詳細な解析を行っている。
3) 上記の1),2)で開発した二種のPIPの段階的処理により、ヒトiPS細胞から心筋細胞を誘導することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成27年度は、研究開始当初に着目していたSAHA-PIPによる心筋細胞誘導が安定せず、大きな進展は無かった。平成28年度は進路を変更してPIPを新たに設計し直し、ヒト多能性幹細胞から中胚葉細胞および中胚葉細胞から心筋細胞の分化誘導にそれぞれ成功した。DNA結合性の合成化合物によるヒト多能性幹細胞の分化誘導制御は本成果が初めての例である。また研究過程において、ピロールイミダゾールポリアミドを従来型の4+4環型から6+6環型（ただし一部の環はβ-アラニンにより置換）へ伸長させた場合にその活性が大きく上昇することを見出した。この傾向は当研究室にて現在遂行中の別のプロジェクトにおいても見られ、高活性なピロールイミダゾールポリアミドへの設計指針として活かされることが考えられる。
以上の結果をもって、本研究課題は当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
TCFの結合配列を標的とするPIPについては、その心筋誘導作用機序を調べるとともに、得られた心筋細胞の質が既存のプロトコルによって得られた心筋細胞のそれと比較してどうか調べる。また、PIPと既存の化合物を組み合わせて用いるなどしてより効果的な心筋細胞誘導法の確立を目指す。
これまでに得られた知見をもとに、他の分化誘導系に有効なPIPを探索する。
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