転写因子GATA-2を介した造血幹細胞と造血微小環境の機能的連関の解明

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K08385
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: 藤原 亨 岩手医科大学, 医学部, 准教授 (60333796)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: GATA-2

Outline of Annual Research Achievements

造血不全症の代表疾患の一つである再生不良性貧血は、骨髄の造血幹細胞の減少と脂肪髄を特徴とする難治性疾患の一つである。これまでに申請者らのグループは、造血幹細胞と造血微小環境を構成する間葉系幹細胞の両者における転写因子GATA-2の発現低下が、造血細胞の減少と脂肪髄という二つの異常形質と深く関わることを見出してきた。しかしながら、造血幹細胞の質的異常が造血微小環境に与える影響については不明である。
本研究においては、造血幹細胞特異的にGata2をノックアウトする方法として、Cre-loxPシステムを用いる。まずGATA2f/fマウスと，Rosa26領域にエストロゲンレセプターとCre融合蛋白をコードする配列が導入されたER-Creマウスを交配することにより，タモキシフェン投与にてGATA2がノックアウトされる条件付きノックアウトマウスを作製した。GATA2f/f/ER-Creマウスにタモキシフェンを腹腔内投与した後、GATA2のノックアウト効率を定性PCRによるゲノムDNAの組み換え
や定量PCRによるmRNAの発現量にて確認した。同マウスの骨髄を評価したところ、Gata2ノックアウトマウスにおいては骨髄造血細胞の著明な減少を認めた。しかし、本マウスはGata2を発現するすべての細胞においてGata2をノックアウトするため、マウス造血幹細胞において高発現していると考えられている、Fgd5遺伝子のプロモーター領域の制御下にCreを発現させるマウスを用いて、造血幹細胞特異的にGata2をノックアウトさせるマウス（Fgd5-Cre-ER;Gata2flox/floxマウス）
の確立を試みている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

GATA2f/f/ER-Creマウスにタモキシフェンを腹腔内投与した後、同マウスの骨髄を評価したところ、Gata2ノックアウトマウスにおいては骨髄造血細胞の著明な減少を確認できたが、次のステップである、造血幹細胞特異的にGata2をノックアウトさせるマウス（Fgd5-Cre-ER; Gata2flox/floxマウス）の確立に関しては、マウスFgd5遺伝子とマウスGata2遺伝子が同一染色体上で近接しており、Fgd5-CreとGata2floxを1つの染色体座に同時に発現させる点で苦慮している。

Strategy for Future Research Activity

マウスFgd5遺伝子とマウスGata2遺伝子が同一染色体上で近接しているものの、ある確率で組み換えが起こり同一染色体上に2つの遺伝子座が存在することもありうるため、交配を継続している状況である。またマウスの系の樹立が難しい場合は、ヒト臍帯血由来造血幹細胞の研究も検討する予定である。

Causes of Carryover

研究計画が遅れたため次年度に予算を繰り越した。解析費用、消耗品、学会発表等に充てる予定。

Research Products

• [Journal Article] von Willebrand factor Ristocetin co-factor activity to von Willebrand factor antigen level ratio for diagnosis of acquired von Willebrand syndrome caused by aortic stenosis (2024)
  • Author(s): Okubo N, Sugawara S, Fujiwara T, Sakatsume K, Doman T, Yamashita M, Goto K, Tateishi M, Suzuki M, Shirakawa R, Eura Y, Kokame K, Hayakawa M, Matsumoto M, Kawate Y, Miura M, Takiguchi H, Soga Y, Shirai S, Ando K, Arai Y, Nakayoshi T, Fukumoto Y, Takahama H, Yasuda S, Tamura T, Watanabe S, Kimura T, et al
  • Journal Title: Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis Volume: 8 Pages: 102284～102284
  • DOI: 10.1016/j.rpth.2023.102284
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] BRD9 determines the cell fate of hematopoietic stem cells by regulating chromatin state (2023)
  • Author(s): Xiao M, Kondo S, Nomura M, Kato S, Nishimura K, Zang W, Zhang Y, Akashi T, Viny A, Shigehiro T, Ikawa T, Yamazaki H, Fukumoto M, Tanaka A, Hayashi Y, Koike Y, Aoyama Y, Ito H, Nishikawa H, Kitamura T, Kanai A, Yokoyama A, Fujiwara T, Goyama S, Noguchi H, Lee S, Toyoda A, Hinohara K, Abdel-Wahab O, Inoue D
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 14 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41467-023-44081-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Heme-dependent induction of mitophagy program during differentiation of murine erythroid cells (2023)
  • Author(s): Ikeda Masatoshi、Kato Hiroki、Shima Hiroki、Matsumoto Mitsuyo、Furukawa Eijiro、Yan Yan、Liao Ruiqi、Xu Jian、Muto Akihiko、Fujiwara Tohru、Harigae Hideo、Bresnick Emery H.、Igarashi Kazuhiko
  • Journal Title: Experimental Hematology Volume: 118 Pages: 21～30
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2022.11.007
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 鉄代謝異常と貧血 (2023)
  • Author(s): 藤原 亨
  • Organizer: 第123回日本輸血・細胞治療学会 東北支部例会
• [Presentation] 鉄代謝異常に伴う貧血の病態と検査への応用 (2023)
  • Author(s): 藤原 亨
  • Organizer: 第70回日本臨床検査医学会学術集会
• [Presentation] 赤血球ヘム合成系とその異常 (2023)
  • Author(s): 藤原 亨
  • Organizer: 第47回日本鉄バイオサイエンス学会学術集会
• [Presentation] Mitochondrial metabolism and erythroid differentiation (2023)
  • Author(s): Fujiwara T, Suzuki C, Harigae H
  • Organizer: 第85回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Comparison of VWF:RCo/VWF:Ag ratios with the VWF large multimer indices in patients with aortic stenosis (2023)
  • Author(s): Horiuchi H, Okubo N, Sugawara S, Fujiwara T, Eura Y, Kokame K, Hayakawa M, Matsumoto M, Kawate Y, Fujimaki S
  • Organizer: The International Society on Thrombosis and Haemostasis 2023 Congress
• [Presentation] Roles for heme synthesis in the maintenance of hematopoietic stem and progenitor cells (2023)
  • Author(s): Yan Y, Kato H, Sano S, Furukawa E, Michimata D, Tanaka Y, Sakurai K, Onodera K, Ichikawa S, Fujiwara T, Onishi Y, Fukuhara N, Yokoyama H, Harigae H
  • Organizer: The 13th Japanese Society of Hematology International Meeting
• [Presentation] Transcription factor GATA2 is inevitable for the survival and proper differentiation of thymic multipotent progenitor cells by gene expression orchestration (2023)
  • Author(s): Sano S, Kato H, Yan Y, Furukawa E, Michimata D, Tanaka Y, Sakurai K, Onodera K, Ichikawa S, Fukuhara N, Onishi Y, Yokoyama H, Fujiwara T, Harigae H
  • Organizer: The 65th American Society of Hematology
• [Presentation] Roles for heme synthesis in the maintenance of hematopoietic stem and progenitor cells (2023)
  • Author(s): Yan Y, Kato H, Sano S, Furukawa E, Michimata D, Tanaka Y, Sakurai K, Onodera K, Ichikawa S, Fujiwara T, Onishi Y, Fukuhara N, Yokoyama H, Harigae H
  • Organizer: The 65th American Society of Hematology
• [Presentation] Hematopoietic stem/progenitor cell intrinsic SAM synthesis is required to prevent p53 pathway activation by maintaining DNA stability (2023)
  • Author(s): Furukawa E, Kato H, Sano S, Yan Y, Michimata D, Tanaka Y, Sakurai K, Onodera K, Ichikawa S, Fukuhara N, Onishi Y, Yokoyama H, Saegusa D, Fujiwara T, Igarashi K, Harigae H
  • Organizer: The 65th American Society of Hematology
• [Presentation] ヒト赤芽球細胞株を用いた造血性プロトポルフィリン症の病態解明 (2023)
  • Author(s): 二階堂舞香, 藤原亨, 鈴木千恵, 小野浩弥, 加藤浩貴, 小野寺晃一, 市川聡, 福原規子, 大西康, 横山寿行, 中村幸夫, 張替秀郎
  • Organizer: 第47回日本鉄バイオサイエンス学会学術集会