2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of next generation environmental sensing system using human iPS cells
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17K14525
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
谷 英典 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (10635329)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒトiPS細胞 / 化学物質 / ノンコーディングRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒト人工多能性幹細胞（ヒトiPS細胞）、及び、タンパク質に翻訳されない長鎖ノンコーディングRNA（長鎖ncRNA）に着目することで、化学物質等のヒトへの直接的影響評価を可能とする、次世代環境センシングシステムの開発を目的として研究を進めた。ヒトiPS細胞は、多くの細胞に分化できる分化万能性と、分裂増殖を経ても維持が可能な自己複製能を有する細胞であり、胚性幹細胞（ES細胞）の有する倫理的な問題をクリアしており、さらに元の細胞の性質・機能を維持しているという利点を有する。また、長鎖ncRNAはタンパク質に翻訳されないRNAであり、細胞のストレス応答においてダイナミックな制御機構を担うことが近年報告され始めている。
まず我々は、フィーダー細胞を用いないヒトiPS細胞の安定的な培養法を確立した後、神経幹細胞に分化させ、本細胞にモデル環境ストレスとして、過酸化水素、塩化水銀、シクロヘキシミド、塩化亜鉛等を24時間暴露することで、暴露後RNA発現量が著しく増加する長鎖ncRNAとして、4つの新規分子を同定した。また、従来のバイオマーカーとしてストレス関連遺伝子等（mRNA）と比較した結果、長鎖ncRNAの方が高感度かつ迅速に環境ストレスに応答することを見出した。さらに、ヒトiPS細胞から分化させた神経幹細胞において、化学物質暴露により発現量が著しく増加した長鎖ncRNAについて、その応答メカニズムを解明するために、RNAの生成及び分解速度を求めた。その結果、化学物質暴露によりRNAの生成速度は変化しなかったが、RNAの分解速度が著しく遅くなることを見出した。さらに、ヒト肝がん細胞HepG2の検討により、核内RNA分解酵素がこれらRNAの分解に寄与していることを発見した。以上より、ヒトiPS細胞において、長鎖ncRNAが環境ストレスに対するサロゲート分子として有用であることが示された。
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