Differentiation of human iPS cells by CCN

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K06645
• Research Institution: Tokushima Bunri University
• Principal Investigator: 葛原 隆 徳島文理大学, 薬学部, 教授 (00260513)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: CCN2 / ジアジフェノライド / iPS細胞 / 神経前駆細胞 / 神経栄養因子様活性 / p44/42 MAPK

Outline of Annual Research Achievements

アルツハイマー型認知症では、神経細胞内に異常タンパク質が蓄積し細胞死が誘導される。神経栄養因子は、神経細胞死の抑制や神経細胞の再生等の活性を有しており、認知症の根本的治療薬として期待されてきた。しかし、この因子はタンパク質で、血中安定性が低く血液脳関門も通過できないため、脳への投与は困難である。jiadifenolideは低分子化合物のため、血液脳関門を通過できる。さらに、我々は、jiadifenolideがヒトiPS細胞由来の神経細胞に対して、神経突起伸展の促進活性を有することを見出した。しかし、jiadifenolideがどの様なメカニズムで神経栄養因子様活性を示すのか分かっていない。そこで、jiadifenolideを作用させたヒトiPS細胞由来の神経細胞における網羅的な遺伝子発現を解析したところ、CCN2遺伝子およびCCNシグナルに関わる遺伝子群の発現が上昇することを発見した。今回は、CCN2の神経栄養因子様活性と、そのメカニズムを解析することで、jiadifenolideの神経栄養様活性メカニズムを解明することを目的とした。ヒトiPS細胞株201B7を用い、ヒトiPS細胞から神経前駆細胞を作製した。作製した神経前駆細胞は CCN2タンパク質を含む培地で培養後、免疫抗体染色法を用いてDAPI、神経突起マーカーMAP2で染色を行い画像解析を行った。その結果、DMSO群と比較し神経突起伸展の促進効果が見られた。さらに、ヒトiPS細胞由来の神経前駆細胞のCCN2タンパク質を含む培地で培養後、CCNタンパク質によって活性化される主な経路の一つであるp44/42 MAPKのリン酸化をウエスタンブロットで解析したところ、リン化が増加した。したがって、組換えヒトCCN2タンパク質の添加により、ヒト神経細胞内のp-44/42 MAPKが活性化されたことが分かった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本科学研究費事業の成果として、まさに申請内容に対応する以下の論文を発表できたため。

Shoji, M, Ueda, M, Nishioka, M, Minato, H, Seki, M, Harada, K, Kubo, M, Fukuyama, Y, Suzuki, Y, Aoyama, E, Takigawa, M, Kuzuhara, T. Jiadifenolide induces the expression of cellular communication network factor (CCN) genes, and CCN2 exhibits neurotrophic activity in neuronal precursor cells derived from human induced pluripotent stem cells. Biochemical and Biophysical Research Communications, 519(2), 309-315, (2019).

Strategy for Future Research Activity

ヒトiPS細胞を用いた神経細胞、骨細胞、軟骨細胞への分化研究を行い、その分化の関連性について統合的に探求する。申請者の研究室では既にヒトiPS細胞から神経細胞、骨細胞、軟骨細胞への分化系を立ち上げることに成功しており、それらを統合的に探求することが可能な状況にある。

Causes of Carryover

徳島文理大学より支給された研究費を活用することによって、本科学研究費については当初予定していた額より少ない額で支出することができた。次年度は、iPS細胞の培養・分化のための試薬代や学会発表・論文発表のために支出する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Jiadifenolide induces the expression of cellular communication network factor (CCN) genes, and CCN2 exhibits neurotrophic activity in neuronal precursor cells derived from human induced pluripotent stem cells (2019)
  • Author(s): Shoji, M, Ueda, M, Nishioka, M, Minato, H, Seki, M, Harada, K, Kubo, M, Fukuyama, Y, Suzuki, Y, Aoyama, E, Takigawa, M, Kuzuhara, T.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 519 Pages: 309-315
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.09.003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ヒトiPS由来神経前駆細胞の神経分化におけるCCN経路の役割 (2020)
  • Author(s): 葛原隆、庄司正樹、関真秀、上田雅子、西岡恵、港洋希、青山絵理子、原田研一、久保美和、福山愛保、鈴木穣、滝川正春
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] Short fragment RNA of XIST expressed higher in the primed state of human iPS cells. (2019)
  • Author(s): Takashi Kuzuhara, Masaki Shoji, Hiroki Minato, Soichiro Ogaki, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Shoen Kume
  • Organizer: Cell Symposia: Regulatory RNAs
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ウイルスとiPS細胞のエピジェネティクスの研究 (2019)
  • Author(s): 葛原隆
  • Organizer: 第11回 天然物薬用研究会
  • Invited
• [Presentation] サルーシン結合タンパク質の検索 (2019)
  • Author(s): 葛原隆
  • Organizer: 藻類成長因子を用いた海藻栽培技術 イノベーション 第三回研究発表会
  • Invited
• [Presentation] インフルエンザウイルスPAサブユニットにおけるアセチル化標的アミノ酸残基の変異によるエンドヌクレアーゼ活性変化 (2019)
  • Author(s): 畠山 大，庄司正樹，小松嗣典，齋藤綾香，槇山今日子，廣瀬芽生，大西杏奈，緒方星陵，中野雅博，加賀衣恵，野田岳志，大槻純男，河岡義裕，葛原 隆
  • Organizer: 第67回日本ウイルス学会学術集会