2014 Fiscal Year Research-status Report
造血幹細胞の対称性分裂制御子の機能解析と細胞分裂操作への応用
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26670471
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
新井 文用 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90365403)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 対称分裂 / 非対称分裂 / 造血幹細胞 / Angpt1 / Bmi1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1個の造血幹細胞が分裂して生じる2個の娘細胞ペア(paired daughter cell: PDC)について、PDC間で対称性に発現する分子(対称性発現分子)を同定し、造血幹細胞分裂制御における機能を明らかにすることを目的に研究を進めている。これまでに、造血ニッチ分子Angpt1が造血幹細胞の分裂パターンに影響を与え、前駆細胞 (progenitor: P) を2個生み出す(P-P)対称分裂を減らし、幹細胞 (stem cell: S) を2個生み出す(S-S)対称分裂、幹細胞と前駆細胞を1個ずつ生み出す(S-P)非対称分裂の頻度を増加させることを見出している。そこで、Angpt1により誘導される対称性発現分子の同定を進め、4週齢のPDCサンプルでCtnnd1, Bmi1, Numb, Npm2, Gata1, Pbx1, Notch1, Cdkn1a, Fbxw7, Cdkn1b, Foxo4, Cdkn2a, Hes1, Bcl2, Itga2b, Slamf1が対称性に発現することを明らかにした。特に、Bmi1は造血幹細胞の自己複製を誘導することが知られており、S-S対称分裂の誘導に関係すると考えられる。そこで、Bmi1に注目し、細胞膜透過性ペプチド(MTM)を付与したMTM-Bmi1タンパクを作製している。これと併行して、Bmi1ノックインマウス(Bmi1-KIマウス、千葉大学 岩間教授より供与)を用い、Vav-Creマウスと交配することにより、造血幹細胞でBmi1を強制発現させて細胞分裂アッセイを開始している。
また、分裂前の造血幹細胞についてシングルセル遺伝子発現解析を行い、造血幹細胞に極めて特異的に発現する分子として、Serum deprivation-response protein (SDPR)を同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに、4週齢の造血幹細胞において、Angpt1の刺激により、PDC間での対称性発現が誘導される16種類の分子の同定を進めることができている。幼若骨髄では造血幹細胞の自己複製が亢進していると考えられるため、これらの分子が自己複製分裂に関わっている可能性が高く、造血幹細胞分裂の対称性発現分子として解析を進める意義は大きいと考えられる。特に、Bmi1については、MTMタンパクの作製を順調に進めることができている。さらに、Vav-Cre: Bmi1-KIを用いた細胞分裂アッセイを開始することができた。MTM-Bmi1タンパクによる解析とは別に、本KIマウスを導入したことにより、Bmi1を造血幹細胞で過剰発現させ、より長期間にわたるBmi1の作用を解析することが可能となるため、今後の幹細胞分裂研究を進める上で重要なツールとなると考えられる。
また、造血幹細胞のsingle cell解析により、新規の幹細胞特異的分子Sdprを同定できたことは重要であり、これらの分子のレポーターマウスを作製することで、細胞分裂の経時的な解析が可能となると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 細胞膜透過性タンパク (MTMタンパク) を用いた対称性発現分子の幹細胞増幅への応用
これまでに同定している4週齢造血幹細胞の対称性発現分子について、研究が先行しているBmi1に加えて、他の分子もMTMタンパクを作製する。ただし、16種類の遺伝子の中には、Itga2bやGata１のように、幹細胞ではなく前駆細胞レベルで発現するものもある(4週齢造血幹細胞のP-P対称分裂が示唆される)ため、これらの分子ついてはMTMタンパクの作製は行わない。
2. Bmi1-KIマウスの解析
造血幹細胞でのBmi1の過剰発現により、造血幹細胞がex vivoで増幅できること、さらに連続骨髄移植実験により、骨髄再構築能が亢進することが明らかになっている(Nakamura et al., PLoS One, 2012)。そこで、Bmi1-KIを用いたPDC解析を進め、造血幹細胞のS-SあるいはS-P分裂が亢進するかを解析するとともに、Bmi1の過剰発現により、PDC間で対称性に発現する分子の同定を試みる。
3. 新規造血幹細胞特異的分子の機能解析とレポーターマウスの作製
本研究で同定したSdprは造血幹細胞での発現特異性が既に報告されている造血幹細胞マーカーと比べても高く、前駆細胞にはほとんど発現しない。そこで、GFPノックインマウスを作製し、造血幹細胞の制御におけるSdprの機能を明らかにするとともに、このレポーターマウスから造血幹細胞を分離し、細胞分裂の経時的解析を行う。
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| Causes of Carryover |
経費の効率化を図り、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試薬購入費として使用する。
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