Study on extra-cellular function mediated by functional RNAs in exosomes secreted from pluripotent stem cells

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09803
• Research Institution: Osaka Dental University
• Principal Investigator: 野崎 中成 大阪歯科大学, 歯学部, 教授 (90281683)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 再生医学 / 幹細胞 / エクソソーム / microRNA / 次世代シークエンス

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの解析により、ポリ(ADP-リボ-ス)合成酵素（PARP1）をノックアウトしたヒト歯髄幹細胞（DPSC）から産生されるエクソソームと細胞増殖との関わりを明らかにした。PARP1をノックアウトした細胞は増殖能力が著しく低下するため、最終年度ではPARP阻害薬（AZD2281）を用いた解析を行った。DPSCにAZD2281を添加し、PARP1活性を阻害すると、PARP1をノックアウトしたDPSCと同様に細胞増殖の低下が認められた。さらに、PARP1阻害によってCDKN2A/p16やCDKN1A/p21の発現上昇が認められ、PARP1阻害が細胞老化を惹起していることが示唆された。間葉系細胞においてTGFB2/TGF-beta2の発現により細胞老化が誘導される。DPSCにおいてPARP1を阻害すると、TGFB2の発現は有意に上昇した。一方、抗TGF-beta抗体（1D11）は、PARP1阻害により誘導される細胞老化を抑制する傾向にあった。これらの結果から、DPSCにおけるPARP1阻害により誘導される細胞老化に、TGFB2の発現上昇が関与していることが示唆された。
老化した間葉系細胞は、細胞老化関連分泌形質（SASP）因子を産生する。本研究では、DPSCにおいてPARP1の欠失や活性阻害によって、細胞老化に関連するエクソソームを認め、TGFB2などのSASP因子の産生が亢進することを明らかにした。PARP1阻害によるTGFB2などSASP因子の産生は、エクソソームの刺激に起因する可能性があると考えられた。細胞老化は、PARP1の機能が低下した細胞から遊離するエクソソームを介した細胞間コミュニケーションにより、促進されることが示唆された。