Establishment of epignenetic genome-edited adipocyte for multiple purposes

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10005
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 窪田 吉孝 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (10375735)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒田 正幸 千葉大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (00253005) ; 三川 信之 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (40595196) ; 田中 知明 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (50447299)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: エピジェネティクス / 脂肪細胞 / 多分化能 / 体性幹細胞 / 皮下脂肪 / 脂肪移植

Outline of Annual Research Achievements

脂肪細胞はエネルギーを脂肪滴としてためこみ必要に応じて放出することでエネルギー代謝の中心を担っている。近年、脂肪細胞はエネルギー代謝の他に強力なサイトカイン分泌能を持っていることが明らかになり研究が進められている。脂肪細胞は多彩なサイトカイン分泌能により周囲環境に強く影響を及ぼすことが可能で、周囲に及ぼす影響としては血管新生、瘢痕成熟、細胞増殖調整など様々なことが挙げられる。脂肪細胞移植は当初はレシピエントのボリューム増加を目指した物に過ぎなかったが、現在では脂肪細胞が周囲環境に及ぼす作用に期待した多面的目的を持つものになっている。我々は目的に応じた脂肪細胞の多面的な作用を引き出し最大の効果を発揮する脂肪移植の開発を目指している。多面的機能誘導脂肪細胞移植のためヒト皮下脂肪細胞からコラゲナーゼ処理の後、遠心分離した浮遊層から得られる天井培養由来前駆脂肪細胞と沈殿分画から得られる脂肪組織由来幹細胞の比較解析を行った。脂肪前駆細胞の多面的な機能を示すものとして、脂肪前駆細胞の多分化能が挙げられる。天井培養由来脂肪前駆細胞と脂肪組織由来幹細胞は両者ともに脂肪分化誘導刺激に応じて脂肪分化能を示すが、両者の分化ポテンシャルには長期継代後も保持される分化能の差がある。また、天井培養由来脂肪前駆細胞と脂肪組織由来幹細胞は両者ともに骨分化能、軟骨分化能を持つがそのポテンシャルに差がある。脂肪分化能の差についてDNA配列が同一である細胞間の機能差を決定づける因子であるエピジェネティクスの差が保持されていることをDNAメチル化解析、ヒストン修飾解析から明らかにした。また、転写因子予測解析にて脂肪分化マスターレギュレーターであるペルオキシソーム増殖因子活性化受容体ガンマ結合サイトの発現ポテンシャルの差があることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ヒト皮下脂肪組織由来天井培養由来脂肪前駆細胞と脂肪幹細胞の分離と分化能解析が安定指定行えているため。

Strategy for Future Research Activity

これまで脂肪分化関連遺伝子のエピジェネティクスからみた発現ポテンシャルにフォーカスを絞って解析を行ってきた。脂肪前駆細胞と脂肪組織由来幹細胞における脂肪分化関連遺伝子の解析は多くの新しい成果をもたらした。しかし、他の多くの遺伝子群の解析は手つかずである。遺伝子網羅的解析技術の発達から遺伝子全体のデータを得ることが可能になっている。これらの技術を用いて得られた膨大なデータを解析することで、天井培養由来前駆脂肪細胞と脂肪組織由来幹細胞の違いについてこれまで得られなかった新しい観点からの分析をすることが可能と考えられる。ビッグデータに基づく違いを分析し可視化するためには機械学習を応用する。

Causes of Carryover

細胞培養が順調で実験系がスムーズに進行し当初の見込みより少なく済んだため。また、解析ソフトウエアとしてフリーソフトウエアを用いることで費用が抑えられたため。