2007 Fiscal Year Annual Research Report
VHL遺伝子・ペプチドによる組識幹細胞・ES細胞の神経分化誘導と再生医療への応用
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16390415
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
菅野 洋 Yokohama City University, 医学研究科, 准教授 (40244496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長嶋 洋治 横浜市立大学, 医学研究科, 准教授 (10217995)
山本 勇夫 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (30158266)
出澤 真理 京都大学, 医学研究科, 准教授 (50272323)
杉本 直己 甲南大学, 理工学部, 教授 (60206430)
中野 修一 甲南大学, 先端生命工学研, 講師 (70340908)
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| Keywords | 神経幹細胞 / 組織幹細胞 / von Hippel-Lindau遺伝子 / 神経分化 / パーキンソン病 / ペプチド |
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| Research Abstract |
神経幹細泡は、神経再生医療における移植のドナーとして期待されているが、そのまま移植しても大部分がグリアヘ分化して数%以下しかニューロンに分化せず、脳内で機能的なニューロナルネットワークを形成しない。この問題に対する解決法として、腫瘍抑制遺伝子の一種であるvon Hippel-Lindau(VHL)遺伝子を神経幹細胞へ導入し、その細胞を脳内へ移植することにより、極めて高率な生着率と機能的ニューロンヘ分化誘導が可能なことを示してきた。脳内で約60%の細胞が生着してニューロンへ分化しており、そのうち約半数がTH陽性のドーパミンニューロンであった。また、行動解析にてapomorphine誘発回転を検討すると回転数の激減を認めたが、これに対し、VHL遺伝子を導入しない神経幹細胞を移植してもほとんどグリアへ分化してニューロンへの分化を認めず、行動解析にてもapomorphine誘発回転数の減少を呈さなかった。同様にVHL遺伝子導入神経幹死亡を移植した中大脳動脈閉塞の脳梗塞モデルラットや脊髄損傷モデルラットにおいても行動解析に改善がみられ、移植した多数の細胞が高率にニューロンへ分化していた。VHL遺伝子の神経幹細胞への導入によってニューロンへ分化する分子メカニズムに関しては、酸素が神経分化に必須であることが判明した。VHL遺伝子を導入した神経幹細胞は、パーキンソン病などの神経難病移植のドナーとして極めて有望と考えられるが、その後、皮膚幹細胞、骨髄間質細胞、脂肪幹細胞もドナー細胞候補になりうること、またVHL遺伝子導入ではなくVHLペプチド導入も可能であることも判明し、VHLの神経分化を担うドメインは、elonginBC結合部位のBC-box motifといわれる部分であることが判明した。更に、このBC-box motifを有する他の蛋白群(SOCS-box family)のBC-box motifがやはり神経分化誘導活性を有することが判明し、これらの知見は神経再生医療に貢献しうる重要な知見と考えられた。このドメインのアミノ酸配列からなるペプチドを組織幹細胞へ導入しやすくするために、蛋白導入ドメイン(PTD)ペプチドと融合させて、ペプチドを合成した。この結果、BC-box motifペプチドのうち、VHL/SOCS蛋白由来のPTD融合BC-box motifペプチドは体性幹細胞へ導入すると約80種類すべてが、神経分化活性を示したが、elongin A群由来のBC-box motifペプチドは逆に神経分化を阻害した。このBC-box motifペプチドによる神経分化誘導機構に関しては、BC-box motifペプチドがelongin BCと結合することで神経分化が誘導されるが、結合がしないと誘導されないことも判明し、BC-box motifペプチドとelonginBCとの結合後、Stat3の分解が起こることも明らかになった。
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