2014 Fiscal Year Annual Research Report
関節リウマチ特異的iPS細胞を用いた骨髄間葉系細胞の分化と機能異常の解明
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26293236
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
西本 憲弘 東京医科大学, 医学部, 兼任教授 (80273663)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 美帆 東京医科大学, 医学部, 助教(特任) (30595591)
中田 研 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00283747)
斎藤 潤 京都大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (90535486)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 関節リウマチ / 骨髄 / 単球 / ヒト人工多能性幹細胞（iPS細胞） / 破骨細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
関節リウマチ（RA）の主病巣は骨髄である可能性が示唆されている。実際に重症RA患者骨髄では健常人では殆ど見られないCD14+CD15+の表現型を有する単球系細胞が発現する。また、この細胞は癌特異的抗原を細胞表面に発現している。したがって、単球の初期の増殖・分化の異常がRAの病態形成に関与する可能性がある。そこで、RA特異的ヒト人工多能性幹細胞（induced pluripotent stem cells: iPS細胞）を樹立し、RA患者由来iPS細胞からCD14+CD15+細胞がin vitroで分化誘導されるか、またそれがRA患者由来iPS細胞に特徴的であるかの検証を行った。RA患者由来iPS細胞と健常者由来iPS細胞を、iPS細胞からの血球分化系(Niwa et al. Plos ONE, 2011) により単球に分化誘導し経時的にFACSで細胞の表面マーカーの解析を行なった。誘導から15日目のRA由来iPS細胞から分化した単球系細胞でCD14+CD15+細胞が一過性に検出された。CD14+CD15+細胞の割合は健常人由来iPS細胞に比べて有意に多く、RAに特徴的であった。さらに、破骨細胞への分化能およびその機能異常の有無を、健常者由来iPS 細胞と比較検討した。磁気細胞分離装置を用いてCD14 陽性分画を分取し、M-CSF およびRANKL により破骨細胞への分化誘導を行ったところ、TRAP染色＋の多核の破骨細胞が同定された。RA患者由来iPS細胞から分化した破骨細胞は、健常者由来iPS 細胞と比べ、細胞数、骨吸収能ともに有意に亢進していた。以上の結果は、CD14+CD15+細胞の出現ならびに破骨細胞への分可能の亢進は、RA患者の遺伝的因子に起因する可能性を示唆する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画のうち、もっともハードルの高かった、疾患特異的iPS細胞の樹立に成功し、すでにRA患者5例を含む7例のドナーからiPS細胞を樹立できた。さらに、in vitro分化系を用いて、単球への分化の初期段階でCD14+CD15+細胞が出現することを証明でき、しかもRA患者由来iPS細胞において、その出現率が高かったことから、このアプローチが間違っていなかったことを示す。当初の計画では、この段階で、出現率に差が出ない可能性も考えられた。その場合は、CD14+CD15+細胞の出現が、RA患者の骨髄におけるサイトカインの発現など環境因子によると考えられるが、本研究でRA患者由来iPS細胞で有意な差が出たことはRAの遺伝的因子に起因する可能性が強く示唆しており、最も重要なコンセプト証明になった。したがって、当初の3年の計画全体のほぼ50％は達成できたといっても過言ではない。さらに、RA患者由来iPS細胞から、破骨細胞への分化に成功した。しかもここでも健常者由来iPS細胞との違いを証明できたことは、本実験系のさらなる応用と発展の可能性を保証するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）RA特異的iPS細胞を用いた単球系細胞への分化実験
RA特異的iPS細胞を単球へ高純度に分化させ、各分化段階での遺伝子発現をマイクロアレイで網羅的に解析し、健常人由来のiPS細胞と比較することで、細胞分化異常がどの分化段階で生じるかを明らかにする。各分化段階での遺伝子発現を網羅的にかつ経時的に解析することにより、血球分化のkeyとなる分子が同定できる可能性がある。
２）RA特異的iPS細胞から破骨細胞への分化実験
RA特異的iPS細胞から破骨細胞へ分化誘導を行い、破骨細胞への分化効率と骨吸収能の違いが、どのようなメカニズムで生じているのかを明らかにする。
３）健常者由来iPS細胞と健常同胞由来iPS細胞の遺伝子を比較することで、上記の異常の発現に関わる分子群を同定する。
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| Causes of Carryover |
キャンペーン中につき、実験に必要な試薬類が予定していた価格よりも安く購入できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
必要試薬の購入に充てることとする。
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