造血幹細胞を維持する微小環境（ニッチ）の形成と作用の分子機構の解明

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03998
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 長澤 丘司 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (80281690)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 微小環境 / 組織幹細胞 / 発生・分化 / 再生医学

Outline of Annual Research Achievements

(A-1) CAR細胞の形成におけるNotchの役割。Notchファミリー受容体分子のCAR細胞の形成における役割を検討するため、Notchシグナル伝達に必須のRBPjkに注目し、胎生期より四肢の間葉系細胞でRBPjkを欠損するPrx1-Cre-RBPjk flox/floxマウスを作製している。
(A-2) CAR細胞の形成に必須の新規分子の同定。CAR細胞の形成に重要な新規の分子（Foxc1の発現を誘導する分子を含む）を同定するために、Prx1-Cre/Foxc1 flox/floxマウスの新生児期のCAR前駆細胞と野生型マウスの骨芽細胞を分離してマイクロアレイと次世代シークエンサーにより比較した。遺伝子欠損マウスで発現量が低下し、CAR細胞特異的に発現する遺伝子を同定し、CAR細胞特異的に欠損するマウスの作製、解析に進んだ。
(B) CAR細胞の細胞突起が作るネットワークの役割の解明。CAR細胞は、カドヘリンファミリー分子のうち、N-カドヘリンとカドヘリン-11を高発現する。そこで、カドヘリン-11欠損マウスとN-カドヘリンflox/floxマウスの作製を進めた。
(C) CAR細胞の未分化性の維持と、骨芽細胞や脂肪細胞への分化の調節機構の解明。Wntファミリー分子に注目し、そのシグナル伝達に必須のβ-カテニン遺伝子と、CAR細胞特異的に発現するWnt4を成体のCAR細胞特異的に欠損するマウスの作製を進め、一部を解析した。壮年期のWnt4欠損マウスでは著明な表現型が認められなかった。
(D) 主な共同研究。ミシガン大学の小野らは、CAR細胞のβ-カテニン遺伝子は成体での骨折の修復に必須であることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

発生過程でCAR細胞が形成される分子機構、CAR細胞の細胞突起のネットワークの役割と作用機構、CAR細胞の大部分で未分化性が維持されて一部が骨芽細胞や脂肪細胞に分化する分子機構の解明に向けて、順調に遺伝子の検索、それらの機能の解明のための遺伝子変異マウスの作製が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

(A-1) CAR細胞の形成におけるNotchの役割。引き続き、Notchシグナル伝達に必須のRBPjkを四肢の間葉系細胞で欠損するPrx1-Cre-RBPjk flox/floxマウスを作製、解析する。
(A-2) CAR細胞の形成に必須の新規分子の同定。Prx1-Cre/Foxc1 flox/floxマウスで発現量が低下し、CAR細胞特異的に発現する遺伝子について、CAR細胞特異的に欠損するマウスを作製し解析する。また、引き続き、新生児期のPrx1-Cre/Foxc1 flox/floxマウスのCAR前駆細胞と野生型マウスの骨芽細胞での遺伝子発現をマイクロアレイと次世代シークエンサーにより比較する。
(B) CAR細胞の細胞突起が作るネットワークの役割の解明。引き続き、CAR細胞におけるカドヘリンの役割を検討するため、カドヘリン-11欠損マウスとN-カドヘリンのfloxマウスを作製する。
(C) CAR細胞の未分化性の維持と、骨芽細胞や脂肪細胞への分化の調節機構の解明。引き続き、β-カテニン遺伝子を成体のCAR細胞特異的に欠損するマウスと骨芽細胞特異的に欠損するマウス(Col1a2.3-Creマウスと交配)を作製する。また、Prx1-Cre/Foxc1 flox/floxマウスで発現量が低下し、CAR細胞特異的に発現する遺伝子について、成体でCAR細胞特異的に欠損を誘導できるマウスを作製する。

Research Products

• [Journal Article] Dysregulated Expression of the Nuclear Exosome Targeting Complex Component Rbm7 in Nonhematopoietic Cells Licenses the Development of Fibrosis. (2020)
  • Author(s): Fukushima, K., Satoh, T*., Sugihara, F., Sato,Y., Okamoto, T., Mitsui, Y., Yoshio, S., Li, S., Nojima, S., Motooka, D., Nakamura, S., Kida, H., Standley, M.D., Morii,E., Kanto,T., Yanagita,M., Matsuura, Y., Nagasawa, T., Kumanogoh, A., and Akira,S*.
  • Journal Title: Immunity Volume: 52 Pages: 542-556
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2020.02.007.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pathologic angiogenesis in the bone marrow of humanized sickle cell mice is reversible by blood transfusion. (2020)
  • Author(s): Park, S.Y., Matte, A., Jung, Y., Ryu, J., Wilson, A.B., Han, E.Y.A., Liu, M., Carbone, C., Melisi, D., Nagasawa, T., Locascio, J.J., Lin, C.P., Silberstein, L.E.*, and De Franceschi, L.
  • Journal Title: Blood Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1182/blood.2019002227.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Wnt-mediated transformation of the bone marrow stromal cell identity orchestrates skeletal regeneration. (2020)
  • Author(s): Matsushita, Y., Nagata, M., Kozloff, K.M., Welch, J.D., Mizuhashi, K., Tokavanich, N., Hallett, S.A., Link, D.C., Nagasawa, T., Ono, W., and Ono, N*.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 11 Pages: 332
  • DOI: 10.1038/s41467-019-14029-w.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesenchymal Niche-Specific Expression of Cxcl12 Controls Quiescence of Treatment-Resistant Leukemia Stem Cells. (2020)
  • Author(s): Agarwal, P., Isringhausen, S., Li, H., Paterson, A.J., He, J., Gomariz, Á., Nagasawa, T., Nombela-Arrieta, C., and Bhatia, R*.
  • Journal Title: Cell Stem Cell. Volume: 26 Pages: 123
  • DOI: 10.1016/j.stem.2019.11.013.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesenchymal stromal cells in bone marrow express adiponectin and are efficiently targeted by an adiponectin promoter-driven Cre transgene. (2019)
  • Author(s): Mukohira, H., Hara, T., Abe, S., Tani-Ichi, S., Sehara-Fujisawa, A., Nagasawa, T., Tobe, K., and Ikuta, K*.
  • Journal Title: Int Immunol. Volume: 31 Pages: 729-742
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz042.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesenchymal Niche-Specific Expression of Cxcl12 Controls Quiescence of Treatment-Resistant Leukemia Stem Cells. (2019)
  • Author(s): Agarwal, P., Isringhausen, S., Li, H., Paterson, A.J., He, J., Gomariz, Á., Nagasawa, T., Nombela-Arrieta, C., and *Bhatia, R.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 24 Pages: 769-784
  • DOI: 10.1016/j.stem.2019.02.018.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research