肝臓をモデルとした、発生・再生過程での組織幹細胞の性状変化の解析とその応用

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25460271
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 谷水 直樹 札幌医科大学, 医学部, 講師 (00333386)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 肝臓 / 肝幹前駆細胞 / 肝細胞 / 分化可塑性 / 転写因子

Research Abstract

臓器を構成する種々の上皮細胞は、内在性の組織幹細胞から供給されていると考えられている。我々は、マウスの発生過程を追って、肝臓からEpCAM陽性の幹・前駆細胞画分を分離して、in vitroの培養系を用いて、増殖能および分化能を検討した。その結果、新生仔のEpCAM陽性細胞は肝細胞への高い分化能を持つことを見出した。一方で、成体の肝臓から分離したEpCAM陽性細胞は、肝細胞への分化能が限定的であった。新生仔と成体のEpCAM陽性細胞の遺伝子発現を解析した結果、成体の細胞では、EpCAM陽性細胞特異的な転写因子であるSox9, HNF1b, Hes1, Grhl2などの発現量が高いことが明らかになった。その中でも、Grhl2は肝細胞分化誘導時に、新生仔EpCAM陽性細胞では発現が抑制されるが、成体EpCAM陽性細胞では発現が高いまま維持されていることが明らかになった。新生仔の細胞にGrhl2を強制発現すると、肝細胞への分化が抑制されたが、その際、肝細胞分化に必須の転写因子であるHNF4alphaやC/EBPalphaなどの発現を抑制していることも明らかになった。このように、EpCAM陽性細胞には、肝細胞への分化を抑制するシステムがあることが示唆された。
一方、慢性的な肝障害を誘導すると、肝幹細胞とは別に、小型の肝細胞が出現することを見出した。これらの肝細胞は、本来胆管上皮細胞特異的な遺伝子であるSox9を発現していた。肝細胞をラベルして障害を加えたところ、これらのSox9陽性肝細胞は、成熟肝細胞由来であることが明らかになった。今後は、この障害誘導性の肝前駆細胞の性状解析を行うことで、肝臓の組織再生における役割を明らかにしていく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

発生過程のいろいろな時期の肝臓から肝幹・前駆細胞を分離し、その性状解析をin vitroにおいて行った。今後は、細胞移植の系などを用いて、発生過程における肝幹前駆細胞の発生過程での性状変化について、生体内での解析を行う段階になった。
成熟分化した肝細胞が、特定の条件下で分化可塑性を示す可能性を見出した。今後は、この興味深い現象を制御する分子メカニズムの解析や、再生における生理的な役割などを解析する段階に進んだ。

Strategy for Future Research Activity

細胞移植などを用いたin vivoでの解析を行うことで、肝幹前駆細胞や誘導性に現れる肝前駆細胞の成体における役割を明らかにしていきたいと考えている。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度の実験は、ほぼ予定通り進んだが、前駆細胞のin vivoでの性状解析を次年度に行うことにしたので、そのための動物購入の費用などを次年度に使用することとした。
実験動物の購入と、それを用いた実験に必要な物品の購入

Research Products

• [Journal Article] Sry HMG box protein 9-positive (Sox9+) epithelial cell adhesion molecule-negative (EpCAM-) biphenotypic cells derived from hepatocytes are involved in mouse liver regeneration. (2014)
  • Author(s): Tanimizu N, Nishikawa Y, Ichinohe N, Akiyama H, Mitaka T.
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: 289 Pages: 7589-7598
  • DOI: 10.1074/jbc.M113.517243.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differentiation capacity of hepatic stem/progenitor cells isolated from D-galactosamine-treated rat livers. (2013)
  • Author(s): Ichinohe N, Tanimizu N, Ooe H, Nakamura Y, Mizuguchi T, Kon J, Hirata K, Mitaka T.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 57 Pages: 1192-1202
  • DOI: 10.1002/hep.26084.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Wnt5a signaling mediates biliary differentiation of fetal hepatic stem/progenitor cells. (2013)
  • Author(s): Kiyohashi, K., Kakinuma, S., Kamiya, A., Sakamoto, N., Nitta, S., Yamanaka, H., Yoshino, K., Fijuki, J., Murakawa, M., Kusano-Kitazume, A., Shimizu, H., Okamoto, R., Azuma, S., Nakagawa, M., Asahina, Y., Tanimizu, N., Kikuchi, A., Nakauchi, H., and Watanabe, M.
  • Journal Title: Hepatology Volume: 57 Pages: 2502-2513
  • DOI: 10.1002/hep.26293.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of grainyhead-like 2 in the formation of functional tight junctions. (2013)
  • Author(s): Tanimizu, N., Mitaka, T.
  • Journal Title: Tissue Barrier Volume: 1 Pages: e23495
  • DOI: 10.4162/tisb.23495
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hepatic biliary epithelial cells acquire epithelial integrity but lose plasticity to differentiate into hepatocytes in vitro during development. (2013)
  • Author(s): Tanimizu, N., Nakamura, Y., Ichinohe, N., Mizuguchi, T., Hirata, K., and Mitaka, T.
  • Journal Title: J. Cell Sci. Volume: 126 Pages: 5239-5246
  • DOI: 10.1242/jcs.133082.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 細胆管反応を伴うマウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の増殖および分化能の解析 (2014)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第１３回日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20140304-20140306
• [Presentation] 転写因子grainyhead like-2による上皮細胞の形態形成および分化可塑性の制御 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹、三高 俊広
  • Organizer: 第３６回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] 肝臓の上皮細胞の分化可塑性および組織形成を制御する分子メカニズムの解析 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: ２０１３年度日本生化学会北海道支部 日本生物物理学会北海道支部 北海道分子生物学研究会合同シンポジウム 生命現象の分子レベルでの解明
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 20131122-20131122
  • Invited
• [Presentation] 細胆管反応を伴うマウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の性状解析 (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹
  • Organizer: 第４６回北海道病理談話会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 20131012-20131012
  • Invited
• [Presentation] Lineage plasticity of cholangiocytes and hepatocytes (2013)
  • Author(s): 谷水 直樹、三高 俊広
  • Organizer: The 20th Annual Meeting of the Japanese Society for the Research of Hepatic Cells.
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20130926-20130927
• [Book] “Laminins: Structure, Biological Activity and Role in Disease” (2013)
  • Author(s): Tanimizu, N., Kikkawa, Y., Mitaka, T.
  • Total Pages: 156
  • Publisher: Nova Publisher
• [Remarks] 札幌医科大学フロンティア医学研究所組織再生学部門
  • URL: http://web.sapmed.ac.jp/canpath/Tissue_Development_%26_Regeneration/Tissue_Devel%26Regen.html