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2012 Fiscal Year Research-status Report

未分化細胞の不均一な反応性と可逆的分化の分子メカニズム

Research Project

Project/Area Number 24590232
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

高橋 秀治  東京大学, 教養学部, 特任准教授 (90447318)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 有泉 高史  玉川大学, 農学部, 教授 (30286166)
田中 利明  東京工業大学, 生命理工学研究科, 助教 (40263446)
二宮 裕將  東京大学, 総合文化研究科, 学術研究員 (40514237)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords発生生物学
Research Abstract

同一な濃度のActivinによる2種類の内胚葉への分化メカニズムの解明については、まず、ツメガエルのDNAアレイ解析から得られた多数の候補のうち、胚の外層/内層特異的に発現する遺伝子についてツメガエル胚を用いてホールマウントハイブリダイゼーションを行い、候補を絞ることに成功した。一方、マウス胚の研究から、卵内で局在化して存在するHippo-Yap Pathwayの遺伝子群がマウス胚の内層と外層の分化に関与していることが知られている。そこでHippo Pathwayの構成因子(Mst1、Mst2、Lats1、Lats2、Yap1、Tead)をツメガエルでクローニングし解析した。これらの遺伝子はツメガエル卵では局在した発現をしておらず、マウス胚の胚体と胚体外を形成するメカニズムはツメガエルでは保存されていないことが明らかになった。また、Mst2は神経胚期に胚の造血領域に局在化して発現し、血球分化・細胞増殖のスイッチとして機能していることが明らかになった(Nejigane et al. 2013)。この研究により、マウス卵の胚体と胚体外をわける最初のシステムは目的のシステムでないことがわかった。また、ヒトiPS細胞の反応性の違いについては当初生体染色法を検討していたが、細胞へのダメージが大きく現在のところうまくいっていない。そこで、iPS細胞のコロニー数十個を中心部と周辺部に切り分けてサンプリングし、DNAアレイを用いて発現量に差があるものを抽出した。この結果、ほとんどの遺伝子の発現量に変化がないのにも関わらずNodal、Lefty、Nanogが周辺部に数十倍多く発現していることが明らかになった。この結果は当初予想したようにそもそもコロニーの中には微小環境による遺伝子発現の違いがあることが確認された。これらが均一な分化の妨げ、および可逆的な分化の原因になっていると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

(1) 同一な濃度のActivinによる2種類の内胚葉への分化メカニズムの解明の特異的遺伝子マーカーの収集についてはツメガエルのステップまでは順調に進んでいる。マウスの胚を用いた確認を予定していたが、概要にも記載したようにマウスと両生類でシステムが違うことが明らかになったため、ステージなどの検討を要するため中断している。ヒトiPS細胞の反応性の違いの原理解明については、生体染色法はアーティファクトが出やすかったため、外科的に細胞のコロニーを切り分けて遺伝子発現を比較する方法に変更した。物理的に引きはがすため細胞の運動による移動を阻止できるので生体染色法と遜色なく解析が行えた。DNAアレイを行って、発現量が大きく異なる遺伝子を見いだした。これ以外の遺伝子は顕著な差がみられないためこれらが反応性の違いを生み出す原因と考えられる。
(2) ヒトiPS細胞が示す可逆的な分化のメカニズムの解明については他の予備的研究から大きな差が見いだされたためほかの細胞を用いた検証は行っていない。その予備的研究とは25年度以降に予定していたヒトiPS細胞を内胚葉へ不可逆的に分化させる方法の開発である。24年度にこの予備的研究を始めたところ、Activin単独処理ではなく、Wntシグナルのアゴニストを適宜加えることにより、Nanogの発現を抑えて可逆的に分化させることができることを見いだした。この結果は現在論文を執筆中である。

Strategy for Future Research Activity

(1)の「同一な濃度のActivinによる2種類の内胚葉への分化メカニズムの解明」および(2)の「ヒトiPS細胞が示す可逆的な分化のメカニズムの解明」については予定通りに研究を進める。(3)のヒトiPS細胞を用いた2種類の内胚葉の単独誘導法と不可逆的分化誘導法の開発に関しては24年度にかなり先行して研究成果が出ているので計画以上に発展させて研究を推進する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度の研究費の使用計画は当初の計画通りである。
150000円の繰り越し(田中)があるが、これを次年度に行う予定のフローサイトメトリーの費用に充当する。

  • Research Products

    (18 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Hippo signaling components, Mst1 and Mst2, act as a switch between self-renewal and differentiation in Xenopus hematopoietic and endothelial progenitors.2013

    • Author(s)
      SUSUMU NEJIGANE, SHUJI TAKAHASHI, YOSHIKAZU HARAMOTO, TATSUO MICHIUE and MAKOTO ASASHIMA
    • Journal Title

      International Journal of Developmental Biology

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Xnr3 affects brain patterning via cell migration in the neural-epidermal tissue boundary during early Xenopus embryogenesis2013

    • Author(s)
      Mariko Morita, Satoshi Yamashita, Shinya Matsukawa, Yoshikazu Haramoto, Shuji Takahashi, Makoto Asashima and Tatsuo Michiue
    • Journal Title

      International Journal of Developmental Biology

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Greatwall kinase and cyclin B-Cdk1 are both critical constituents of M-phase promoting factor.2012

    • Author(s)
      M.Hara, Y.Abe, T.Tanaka, T.Yamamoto, E.Okumura and T.Kishimoto.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 3 Pages: 1059

    • DOI

      10.1038/ncomms2062.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Critical role of farnesoid X receptor (FXR) for hepatocellular carcinoma cell Proliferation.2012

    • Author(s)
      Tomofumi Fujino, Airi Takeuchi, Akiko Maruko-Ohtake, Yosuke Ohtake, Junichi Satoh, Tomonori Kobayashi, Toshiaki et al.
    • Journal Title

      Journal of Biochemistry

      Volume: 152 Pages: 577-586

    • DOI

      10.1093/jb/mvs101.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cadherin-dependent differential cell adhesion in Xenopus causes cell sorting in vitro but not in the embryo.2012

    • Author(s)
      Ninomiya H, David R, Damm EW, Fagotto F, Niessen CM, Winklbauer R.
    • Journal Title

      J Cell Sci

      Volume: 125 Pages: 1877-1883

    • DOI

      10.1242/jcs.095315

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 肝細胞増殖因子HGFによる肝癌細胞株HepG2の不可逆的な増殖停止誘導におけるヒストンH3K9のメチル化局在変化の解析2012

    • Author(s)
      辺穎、瀧澤有里、李暁然、駒田雅之、喜多村直実、田中利明
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡(福岡)
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] 新規 Cdk inhibitor Ink4X のツメガエル初期発生過程における役割と細胞質における局在の解析2012

    • Author(s)
      仁禮綾香、駒田雅之、喜多村直実、田中利明
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡(福岡)
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] 3-D construction of adipose derived stem cells cultured on a microfabricated surface : effects on stemness and differentiation.2012

    • Author(s)
      Yuka Kikuchi, Hideyuki Suzuki, Moritosi Sato, Shuji Takahashi, Keitaro Yoshimoto
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸)
    • Year and Date
      20121023-20121026
  • [Presentation] Analysis of the Xenopus laevis J-strain genome by BAC end sequencing, FISH, and RNA-sequence2012

    • Author(s)
      Takahashi S, Toyoda A, Kuroki Y, Uno Y, Izutsu Y, Suzuki A, Michiue T, Ogino H, Ochi H, Tanaka T, Fukui A, Ito Y, Ueno N, Asashima M, Matsuda Y, Taira M, Fujiyama A.
    • Organizer
      14th International Xenopus Conference
    • Place of Presentation
      Club Belambra(Gien Peninsula, France)
    • Year and Date
      20120909-20120913
  • [Presentation] Functional analyses of a novel insulin like factor that are required for neural development.2012

    • Author(s)
      Haramoto Y, Takahashi S, Onuma Y, Ito Y, Asashima M
    • Organizer
      14th International Xenopus Conference
    • Place of Presentation
      Club Belambra(Gien Peninsula, France)
    • Year and Date
      20120909-20120913
  • [Presentation] Hippo signal components, Mst1 and Mst2 are involved in primitive hematopoiesis, myelopoiesis and vascular formation in Xenopus tropicalis blood island.2012

    • Author(s)
      Nejigane S, Takahashi S, Haramoto Y, Michiue T Asashima M
    • Organizer
      14th International Xenopus Conference
    • Place of Presentation
      Club Belambra(Gien Peninsula, France)
    • Year and Date
      20120909-20120913
  • [Presentation] Induction of pancreatic cells from human iPS cells in a serum-free monolayer condition.2012

    • Author(s)
      Michiue T, Terada R, Ninomiya H, Takahashi S, Ohnuma K, Kusuda-Furue M, Miyajima A, Asashima M
    • Organizer
      ISSCR 11th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜)
    • Year and Date
      20120613-20120616
  • [Presentation] Massively parallel regulation of head and non-head genes by Otx2, Lim1 and Gsc underlies the evolution of the head organizer in the chordate.2012

    • Author(s)
      Yuuri Yasuoka, Yutaka Suzuki, Shuji Takahashi, Norihiro Sudou, Yoshikazu Haramoto, Yukiko Tandou, Kaoru Kubokawa, Ken W. Cho, Makoto Asashima, Sumio Sugano, Masanori Taira
    • Organizer
      第45回日本発生生物学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸)
    • Year and Date
      20120528-20120531
  • [Presentation] Roles of C2H2-type zinc finger proteins, Zbtb11 and Znf668, in Otx2 functions in early Xenopus eye development.2012

    • Author(s)
      Yumeko Satou, Takashi Shibano, Shuji Takahashi, Makoto Asashima, Masanori Taira
    • Organizer
      第45回日本発生生物学会大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸)
    • Year and Date
      20120528-20120531
  • [Presentation] Hepatocyte growth factor (HGF) による細胞増殖制御機構の解明

    • Author(s)
      瀧澤友里、辺頴、小山遼、楊宇、駒田雅之、福光寛、中尾祥絵、皆川香織、山岡華児、住吉秀明、稲垣豊、喜多村直実、 田中利明
    • Organizer
      第19回 肝細胞研究会
    • Place of Presentation
      札幌医科大学(札幌)
  • [Presentation] What we can do with over 300 billion bases of RNA-seq data: The case of Xenopus laevis genome project.

    • Author(s)
      Taejoon Kwon, Shuji Takahashi, Toshiaki Tanaka, Hideki Noguchi, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, Yutaka Suzuki, Naoto Ueno, Masanori Taira, John B. Wallingford, Edward M. Marcotte.
    • Organizer
      International Symposium on Genome Science
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Ito International Research Center(東京)
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of the Xenopus laevis J-strain genome by BAC end sequencing, FISH, and RNA-sequence

    • Author(s)
      Shuji Takahashi, Atsushi Toyoda, Yoko Kuroki, Yoshinobu Uno, Hideki Noguchi, Yumi Izutsu, Atsushi Suzuki, Tatsuo Michiue, Hajime Ogino, Hirofumi Ochi, Toshiaki Tanaka et al.
    • Organizer
      International Symposium on Genome Science
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo, Ito International Research Center(東京)
  • [Book] 「東大オープンキャンパス発 生命科学の未解決問題」2012

    • Author(s)
      石浦章一監修、高橋秀治(分担執筆)
    • Total Pages
      179
    • Publisher
      西村書店

URL: 

Published: 2014-07-24  

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