2018 Fiscal Year Research-status Report
非遺伝子導入型ダイレクトリプログラミングによるヒト再生医療用細胞の誘導
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18K12038
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
武田 行正 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40735552)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ダイレクトリプログラミング / 再生医療 / 低分子化合物 / シグナル伝達経路 / 神経幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、遺伝子の導入を避け、種々のシグナル伝達経路やヒストン修飾を制御する低分子化合物を同時に用いることによって、ヒト線維芽細胞から必要性の高い再生医療用細胞のダイレクトリプログラミングを目指す。初年度は、研究実施計画に則り、低分子化合物によるヒト線維芽細胞から各種細胞へのダイレクトリプログラミングを検討した。数種類のヒト線維芽細胞に対し、それぞれの細胞に特異的な低分子化合物の候補を複数組み合わせ、サイトカインを含む分化誘導培地へ添加し、濃度と培養時間を変化させながら、線維芽細胞を培養した。化合物の候補としては、我々の研究室から報告した線維芽細胞から神経細胞および褐色脂肪細胞への直接誘導を行う際に使用した化合物に加え、それぞれ神経幹細胞、心筋細胞、肝細胞などの機能および分化に重要であると報告されているもの、あるいはその可能性のあるものを使用した。これらはシグナル伝達経路の阻害剤および活性化剤、ヒストン修飾酵素の阻害剤などである。それぞれの化合物について上記のように数週間培養した細胞に対し、目的の細胞に特徴的な形態変化と特異的な遺伝子の発現についてそれぞれ解析した。その結果、神経幹細胞への誘導では、元の線維芽細胞と比べより小さな細胞体となっており、これは幹細胞に特徴的な形態の変化であることが示唆された。さらに、神経幹細胞に特異的な遺伝子であるSox2やNestinといった遺伝子の発現が活性化していることが判明した。免疫染色を行ったところ、Nestinの染色がはっきりと観察されており、神経幹細胞へ少なくとも部分的な誘導が進んでいると考えられた。
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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
初年度は実施計画の通り、低分子化合物によるダイレクトリプログラミングのプロトコールについて詳細に検討を行った。また、特定の細胞に分化誘導するための誘導培地についても複数検討を行った。計画していた、候補となる低分子化合物についてはほとんど全てを使用し、可能性のある化合物の組み合わせについても、その多くを試行することができた。その結果、神経幹細胞を含むいくつかの細胞腫において、特徴的な形態の変化や遺伝子の発現を確認し、部分的な誘導が生じていることが判明した。そのため、研究の進歩状況は概ね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に行った低分子化合物によるダイレクトリプログラミングのプロトコールについての検討は、本研究において最も重要なステップであるため、次年度以降も引き続き低分子化合物の組み合わせ、培地組成、サイトカインなどについて種類や濃度の検討・最適化を行う。また、申請時、候補として上げたもの以外の化合物を検討し、ダイレクトリプログラミングに効果的な化合物の同定を試みる。また、実施計画にあるように、線維芽細胞以外の体細胞である脂肪組織由来および骨髄由来間葉系幹細胞を用いて同様な誘導を試みる。神経幹細胞などの部分的な誘導に成功した細胞について、化合物の組み合わせやプロトコールの最適化を行い、次の実験項目へ進むことが重要である。実施計画の通り、それぞれの細胞腫について種々の機能解析と詳細な遺伝子発現解析を行う予定である。同時にiPS細胞などから目的の細胞への分化誘導も検討し、上記の実験に対しコントロールとして用いる予定である。
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