造血および神経系幹細胞におけるNotchシグナル可視化による自己複製機構解明

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16390054
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 松崎 有未 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (50338183)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤本 和延 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (90282350)
• Keywords: 造血幹細胞 / 神経幹細胞 / レポーター遺伝子 / Notchシグナル / Wntシグナル / トランスジェニックマウス / 自己複製能

Research Abstract

哺乳類中枢神経系発生過程においてNotchシグナルの活性化部位は従来未解明のままであった。そこで、生体内でNotchシグナルの活性化を検出する技術(Notchレポーターシステム)を開発し、中枢神経系においてNotchシグナルの活性化と細胞運命決定の関わりを解析した。Notchの標的遺伝子であるHes1プロモーター下流に発光団形成時間および半減期が短く、かつ蛍光強度の強い蛍光蛋白質d4-Venusを発現するレポーター遺伝子を作成した。活性化型Notchを発現した細胞株に導入したところ、このレポーター遺伝子はNotchシグナルの活性化に応答した蛍光を発することが確認された。
作成したレポーター遺伝子をレンチウイルスに組み込み、胎児脳より調製した幼弱神経細胞に遺伝子導入後、Venusを発現する細胞をフローサイトメトリーにより分離しNeurosphere形成能を調べたところ、レポーター遺伝子発現細胞中にsphere形成細胞が有意に濃縮されていることが明らかになった。したがってNotchレポーターシステムにより、Notchシグナルの活性化が神経幹細胞の未分化維持能、多分化能に相関していることが明らかとなった。
また、胎生後期より産生されるアストロサイトの分化過程において解析するとNotchシグナルは成熟したアストロサイトでは活性化していなかった。過剰発現系、loss of functionによりさらに解析するとNotchシグナルは神経幹細胞からアストロサイトへの初期誘導においては重要であるが,成熟にはむしろ阻害的であり,さらにNotchシグナルの活性化の度合いが低下することがアストロサイトの成熟に必要であることが示唆された。
さらに、Wntシグナルを検出するレポーター遺伝子を導入したTOP-GFPマウスの解析を行ったところ、中枢においては側脳室周辺に弱いシグナルを発する細胞が見られたものの、造血幹細胞の存在すると考えられる骨髄細胞ではシグナルが全く検出できず、すでに報告されているWntシグナルと造血幹細胞の未分化性維持との関連性は確認できなかった。

Research Products

• [Journal Article] Visualization of spatiotemporal activation of Notch signaling : Live monitoring and significance in neural development (2005)
  • Author(s): Kohyama J, Tokunaga A, Fujita Y, Miyoshi H, Nagai T, Miyawaki A, Nakao K, Matsuzaki Y, Okano H
  • Journal Title: Developmental Biology 286(1) Pages: 311-325
• [Journal Article] Comparison of various bone marrow fractions in the ability to participate in vascular remodeling after mechanical injury. (2005)
  • Author(s): Sahara M, Sata M, Matsuzaki Y, Tanaka K, Morita T, Hirata Y, Okano H, Nagai R.
  • Journal Title: Stem Cells 23(7) Pages: 874-878
• [Journal Article] Cardiac neural crest cells contribute to the dormant multipotent stem cell in the mammalian heart. (2005)
  • Author(s): Tomita Y, Matsumura K, Wakamatsu Y, Matsuzaki Y, Shibuya I, Kawaguchi H, Ieda M, Kanakubo S, Shimazaki T, Ogawa S, Osumi N, Okano H, Fukuda K
  • Journal Title: Journal of Cell Biology 170(7) Pages: 1135-1146
• [Journal Article] Leukemia inhibitory factor induces multi-lineage differentiation of adult stem-like cells in kidney via kidney-specific cadherin 16 (2005)
  • Author(s): Hishikawa K, Marumo T, Miura S, Nakanishi A, Matsuzaki Y, Shibata K, Kohike H, Komori T, Hayashi M, Nakaki T, Nakauchi. H, Okano H, Fujita T
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 328(1) Pages: 288-291
• [Journal Article] Musculin/MyoR is expressed in kidney side population cells and can regulate their function (2005)
  • Author(s): Hishikawa K, Marumo T, Miura S, Nakanishi A, Matsuzaki Y, Shibata K, Ichiyanagi T, Kohike H, Komori T, Takahashi I, Takase O, Imai N, Yoshikawa M, Inowa T, Hayashi M, Nakaki T, Nakauchi H, Okano H, Fujita T
  • Journal Title: Journal of Cell Biology 169(6) Pages: 921-928