細胞直接リプログラミングに共通するエピジェネティック制御機構の解明

• Project/Area Number: 15J07407
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Cardiovascular medicine
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 村岡 直人 慶應義塾大学, 医学部, 助教
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 再生医療 / 心筋直接誘導 / 細胞リプログラミング / 直接リプログラミング / エピジェネティクス / 心筋再生

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究により、心筋特異的転写因子を導入することでマウス及びヒトの線維芽細胞から心筋細胞の直接誘導を可能とした。また、筋特異的microRNAであるmiR-133により誘導効率が改善すること、そのメカニズムとして上皮間葉移行のマスター因子であるSnai1を直接抑制することで線維芽細胞の特性が消去され、心筋誘導が促進することを明らかとした これらによりジェネティックな障壁の一部が明らかとなったが、エピジェネティクスを含めた分子基盤に関しては未だ不明な点が多く、誘導効率も依然十分とは言えない。
そこで、注目したのが低分子化合物である。低分子化合物はコスト、安全面、簡便さから臨床応用に向け優れた選択肢といえる。本研究ではエピジェネティック制御因子も含めた化合物ライブラリーの中から心筋誘導を促進するものを探索した。心筋特異的蛋白であるα-Myosin Heavy Chain (αMHC) を蛍光標識したαMHC-Cre/Loxp-tdTomato (tdT) 遺伝子改変マウスの線維芽細胞を用いて、心筋特異的転写因子に加えて各種化合物を導入することで誘導されるtdT陽性細胞数及び割合をcell image analyzerにより評価し、tdT陽性細胞の誘導を促進する化合物の絞り込みに成功した。その中で、心筋直接誘導を強く促進する新規子化合物として、化合物Aを同定した。化合物Aは心筋誘導因子に加えることでcTnT陽性細胞を強く促進することをflow cytometerで確認した。また、グローバルな遺伝子発現の変化をマイクロアレイで確認したところ、化合物Aを加えることで、心筋の発生・機能に関わる遺伝子群が顕著に上昇していた。今後は化合物Ａによる心筋直接リプログラミング促進のメカニズムを解明していく。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] マイクロRNAによる心筋直接誘導の促進とその分子基盤の解明 (2016)
  • Author(s): 村岡直人
  • Journal Title: 東京都医師会雑誌 Volume: 69(6) Pages: 15-19
  • Open Access
• [Journal Article] 心筋再生におけるエピジェネティクス機構 (2016)
  • Author(s): 村岡直人、福田恵一
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 34(10) Pages: 1697-1702
  • Open Access
• [Journal Article] Strategies for heart regeneration: approaches ranging from induced pluripotent stem cells to direct cardiac reprogramming. (2015)
  • Author(s): Yamakawa H, Ieda M.
  • Journal Title: Int Heart J Volume: 56 Issue: 6 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2015.10.019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Analysis of cardiomyocyte movement in the developing murine heart. (2015)
  • Author(s): Hashimoto H, Yuasa S, Tabata H, Tohyama S, Seki T, Egashira T, Hayashiji N, Hattori F, Kusumoto D, Kunitomi A, Takei M, Kashimura S, Yozu G, Shimojima M, Motoda C, Muraoka N, Nakajima K, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Fukuda K
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 464 Issue: 4 Pages: 1000-1007
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.07.036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Highly enhanced cardiac reprogramming by small molecule (2018)
  • Author(s): 村岡 直人
  • Organizer: 日本循環器学会