2019 Fiscal Year Research-status Report
Innovation of new methods rejuvenating lymphopoietic activity in aged hematopoietic stem cells
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18K08355
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
横田 貴史 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (60403200)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金倉 譲 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20177489) [Withdrawn]
土居 由貴子 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (60722288)
上田 智朗 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (60747517)
新開 泰宏 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (70791614)
小澤 孝幸 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (90815474)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 造血幹細胞 / 老化 / クロマチン構造調節蛋白 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究で我々は、造血幹細胞がリンパ球を生み出す初期過程において、核クロマチン構造調節蛋白Special AT-rich sequence binding protein 1 (SATB1)が重要な役割を果たしていること、SATB1の発現量の低下が造血幹細胞の老化に関与していることを見出した。これらの知見を基盤として研究を展開し、独自に作製した遺伝子改変マウス（SATB1レポーターマウス）を用いて解析を行った。初年度の研究で、SATB1の片アリルに蛍光色素tomato遺伝子を導入してSATB1レポーターマウス作製し、生体内のSATB1 の発現を正確にモニタリングできることを確認した。このマウスにおいて造血幹細胞分画をSATB1の発現量に基づいて細分化し、単細胞レベルでの移植実験を行った結果、SATB1を高く発現する造血幹細胞の方が、リンパ球系細胞の産生能力のみならず長期造血再構築能力も高いことが分かった。本年度の研究では、SATB1レポーターマウスを1年以上飼育し、加齢とともにSATB1-tomatoの発現がどのように変化していくかを、造血幹細胞関連抗原や分化抗原の発現量とともに評価した。その結果、造血幹細胞集団には、加齢とともにCD150,・ESAMなどの抗原を高発現する細胞の頻度が顕著に増加し、それらの細胞はSATB1の発現量が極めて低いことがわかった。次に、それらの細胞をソーティングし、in vitroでSATB1の発現量を上昇させる分子の探索を行っている。その結果、培養液中への添加によって老化した造血幹細胞のSATB1発現を高める候補分子として、retinoic acid, vitamin D3, TGF阻害剤, TNF阻害剤を見出している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画に沿って、本年度はSATB1の発現を生理的条件下でモニタリングできるマウスを用いて、老化に伴う造血幹細胞の変化とSATB1の発現量の変化を評価した。さらに老化した個体から、SATB1の発現量が顕著に減少した造血幹細胞を分離し、培養系でSATB1の発現を回復させる分子の探索を行った。それらの分子は、造血幹細胞の機能の老化を抑止できる可能性がある。いくつかの候補分子が同定できており、本研究はおおむね計画通りに研究が進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度の研究では、SATB1の発現を回復させうる候補分子を、SATB1レポーターマウスから採取した造血幹細胞の培養系に添加し、in vitroの実験系で、増殖能力の変化・リンパ球産生能力の変化を評価する。有効な結果が得られた分子に関して適正な作用濃度を検討し、in vivoでの検討条件を策定する。次に、得られた条件で培養したマウス造血幹細胞を、放射線を照射したマウスに移植し、造血・免疫系の回復、特に適応免疫系を構築するB・Tリンパ球の回復を評価する。マウスでポジティブな結果が得られた分子に関して、ヒト造血幹細胞を用いた検討を行う。ヒト造血細胞の培養に関しては安定した実験系を独自に開発しており、その培養に候補分子を添加して作用を解析する。ヒトの造血細胞の移植実験は、ヒトの適応免疫系を再構築できる免疫不全マウスをレシピエントとして用いる。
さらに、得られた候補分子をSATB1レポーターマウスに投与し、作用を検討する。SATB1レポーターマウスの継時的観察で、造血細胞・リンパ球前駆細胞におけるSATB1の発現量が、加齢とともに減衰していく状況をモニターできることがわかっている。候補分子を生後1年が過ぎたレポーターマウスに経口的または皮下投与し、造血細胞におけるSATB1の発現レベル、造血細胞の機能的変化、免疫系で機能する細胞の数的・質的変化解析する。
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