KLF4遺伝子が制御する脂肪分化抑制機構の解明と新規骨再生治療戦略の確立

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07846
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 宮本 憲一 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (00424185)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 間葉系幹細胞 / KLF4遺伝子 / AKTシグナル経路

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒト骨髄由来単核球細胞からCD90およびCD271共陽性細胞を単一細胞から培養して得られる増殖能、脂肪・骨分化能の異なる3つのサブタイプ（REC, MEC, SEC）の中から、Kruppel-like factor 4（KLF4）遺伝子が最も高発現しているヒトMSCサブタイプ（MEC）を用いて、間葉系幹細胞におけるKLF4の機能を解析し、またそれによって制御される分化制御の分子メカニズムを解明することを目的とする。
前年度までの研究から、MECにおけるKLF4遺伝子の発現抑制は、細胞増殖および脂肪や骨への分化を促進することが示唆された。そこで本年度は、そのような細胞の性質変化をもたらす分子メカニズムを明らかにするため、KLF4遺伝子を発現抑制したMEC（KLF4-KD MEC）での細胞内シグナル経路の変化を解析した。
その結果、KLF4-KD MECでAKTシグナル経路の顕著な活性化が認められた。AKTシグナル経路は、細胞増殖や分化を始め、細胞の様々な生理機能に関与していることが知られている。次に、AKTシグナルの活性化につながるさらに上流のシグナル経路を同定するため、データベースに登録されているKLF4遺伝子を強制発現させたMSCを用いたマイクロアレイのデータを解析したところ、TGFβレセプターの発現が顕著に変化していることを見出した。また、KLF4-KD MECにおいてもTGFβレセプターの発現量変化が起こっていることを確認できた。
以上の研究結果から、本年度の研究実績として、KLF4遺伝子はMSCの細胞増殖および分化制御に関与していることをより強く示唆するデータが得られた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度はKLF4遺伝子の発現抑制による細胞内シグナル経路への影響を解析し、その効果を検証する予定であり、TGFβ刺激によるAKTシグナル経路活性化を解析する予定であった。しかし、不運にも本研究で必要な、学内の共同利用機器として設置されていた解析機が故障し、さらに現在のコロナウイルス流行の影響もあり代替法がなく研究実施に支障が出ている。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究計画について、まず現在滞っているTGFβ刺激によるAKTシグナル経路活性化を解析し、この一連のシグナル経路の活性化がMSCの性質変化に寄与していることを検証する。その後、低分子化合物等による当該シグナル経路を調節することで、MSCの幹細胞としての機能制御できうるかを検討する。