アスコルビン酸によるケミカルダイレクトリプログラミング促進機構の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12627
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 倉橋 敏裕 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (00596570)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 再生医学 / アスコルビン酸 / ダイレクトリプログラミング

Outline of Annual Research Achievements

これまで抜本的な治療法のなかった疾患に対して、治療や創薬の面から再生医療の発展が望まれている。そうした再生医療のリソースとして、ES/iPS細胞や組織幹細胞の応用が期待されている。一方で、それら幹細胞の応用に際しては、残存する多能性幹細胞の混入や遺伝子導入による予期せぬ腫瘍化リスク、時間・コストを要するといった問題点の克服が必要とされている。こうした問題点を克服する手法として、ある種の体細胞から他の種類の体細胞を、多能性幹細胞を経ることなく直接誘導する手法（ダイレクトリプログラミング法）が近年注目されおり、これまでにいくつかの細胞種に関して報告されてきた。しかし、それらはいずれも遺伝子導入を伴うもので、移植後の腫瘍化リスクの問題点などが依然のこる。
そこで所属研究室では、そうした遺伝子導入を用いた既存のダイレクトリプログラミング法の問題点も克服する目的で、遺伝子導入を用いずに低分子化合物を用いたダイレクトリプログラミング法（ケミカルダイレクトリプログラミング法）の開発に取り組み、ヒト線維芽細胞を神経様細胞（Dai et al, JCBN,　2015）や褐色脂肪細胞（Takeda et al, Sci Rep, 2018）へ直接誘導する手法の開発に成功してきた。
最近、ケミカルダイレクトリプログラミングを促進する物質を検索し、アスコルビン酸（AsA）を見出した。AsAはエピゲノム制御などを介して幹細胞の多分化能維持や癌細胞の進行過程などで重要な役割を担っていることが近年明らかになってきており、そういった知見との関連が示唆される。
今後、より安全で高効率なケミカルダイレクトリプログラミング法を開発・応用するためには、細胞リプログラミングの根本原理を理解することが重要である。そこで本研究ではAsAのリプログラミング促進作用に着目し、その作用機序の解明を目指す。

Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでによく解析がなされている線維芽細胞から脂肪細胞への分化誘導系を用いて、AsAが分化効率を促進することをみいだした。脂肪分化促進の一因と考えられる因子の遺伝子発現が、AsA添加により促進していることを確認した。その因子の遺伝子発現制御に関与していることが知られているシグナル伝達因子が、AsA添加により活性化しているかどうかを、リン酸化特異的抗体を用いて検証した。その結果、調べたかぎりにおいてはAsA添加によって顕著な変化は見られなかった。一方で、他のシグナル伝達経路に対する阻害剤を用いた実験により、これまで報告されていない因子が活性化されている可能性が示唆された。

Strategy for Future Research Activity

脂肪細胞分化誘導系において、AsA添加により発現が上昇する因子への新たなシグナル伝達経路の関与が示唆された。そこで、特異的抗体や阻害剤を組み合わせた実験を行うことにより、そのシグナル伝達経路が、線維芽細胞のリプログラミングにどのように寄与するかを明らかにする。