心筋細胞の発生学的成熟化スイッチの解明と、ヒトiPS細胞由来心筋細胞への応用

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07335
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 服部 文幸 関西医科大学, 医学部, 教授 (50398624)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 心筋細胞 / 成熟

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、心筋細胞の成熟に対するスイッチ機構を見出すことを目的としている。第一段階として、発生段階別に心筋細胞が発現する遺伝子の特徴を調査した。これには、スイッチング段階に重要と予想された各発生段階の心臓から、既に我々が開発した独自の精製方法を用いて短時間で心筋細胞を高度精製できる技術を応用した。これらの心筋細胞から得られたmRNAを用いて網羅的遺伝子発現解析（アレイ解析）を実施し、遺伝子発現プロファイルを把握した。第二段階として、この遺伝子発現プロファイルの差分に着目して各心筋細胞の特徴とした。第三段階として、心筋細胞が発生段階特異的にどのような細胞外因子により強く暴露されている可能性があるかを予測するために、遺伝子発現プロファイルの差分からシグナル伝達経路を遡る、上流解析を実施した。上流解析の結果、複数の細胞外因子の関与が予測された。今後は、これらの因子暴露量の上昇が実際に心筋細胞に対して働いているか否かの確認を行う。まず、心筋細胞の成熟スイッチ因子を供給することが予測されている非心筋細胞を発生段階における心臓から精製し、無血清条件で培養を行う。ここで培養上清に対し、上流解析で得られた候補因子が含まれているか否か、その濃度はどうかを、各因子特異的な抗体を用いた定量解析法（Elisa法）を用いて調査する。さらには、上流解析では調査していない、減少する細胞外因子に対しても知見を広げるために、網羅的プロテオーム解析手法を用いて、心臓発生段階特異的な非心筋細胞の分泌タンパク質全体の差異を解析し、特徴的に増減する因子については、質量分析を用いて同定を行う。

Current Status of Research Progress

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

Reason

心筋細胞の成熟に対するスイッチング機構を構成する細胞外刺激の候補因子を抽出できており、概ね順調に推移している。

Strategy for Future Research Activity

注目する発生の各段階における心筋細胞の遺伝子発現プロファイルの差分に基づき行った上流解析の結果、複数の細胞外因子の関与が予測された。この因子が実際に心筋細胞に対して働いているか否かを、今後、心臓発生段階特異的な非心筋細胞を精製し、培養上清に対する特異的抗体を用いた定量解析（Elisa）を用いて確認を行う。また、網羅的プロテオーム解析手法を用いて、心臓発生段階特異的な非心筋細胞の分泌タンパク質全体の差異を解析し、特徴的に増減する因子については、質量分析を用いて同定を行う。さらには、心臓発生段階特異的な精製非心筋細胞の培養上清からエクソソームmiRNAを抽出し、網羅的解析の差分から特徴的なmiRNAを見出す。