生殖系列分化と初期胚発生過程におけるプロテアーゼ活性の機能解析

• Project Area: The germline: its developmental cycle and epigenome network
• Project/Area Number: 23013009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 服部 浩一 東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (10360116)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,400,000 (Direct Cost: ¥6,400,000); Fiscal Year 2012: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2011: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
• Keywords: プラスミノーゲン / マトリクスメタロプロテイナーゼ / テストステロン / Kit-ligand / LH / 貧血 / 精巣 / 妊娠率 / 出産率 / 精細胞 / 細胞外ドメイン分泌 / ホルモン / 不妊

Research Abstract

本研究では、各種生殖細胞系列の分化成熟過程におけるマトリックスメタロプロテナーゼ(MMP)、血液線維素溶解系(線溶系)に代表されるセリンプロテアーゼ等の各種プロテアーゼ活性の意義及び重要性を理解し、生殖細胞動態制御機構の解明を主目的としている。代表者らは、各種MMP及び線溶系因子プラスミノーゲン(Plg)の遺伝子欠損マウスで、有意な妊娠、出産率の低下を認め、特に後者群について、精巣中の精子数に有意な減少、さらに精巣重量の低下を見出した。代表者らは、この原因として、今年度迄の研究を通じ、Plgの遺伝子欠損マウスでは、テストステロン及び下垂体ホルモン(LH)の分泌に障害があることを見出した。また、Plg遺伝子欠損雄性マウスでは、こうしたステロイドホルモンの分泌障害に基づくと考えられる貧血を呈していること、テストステロン分泌の主体と考えられる精巣中のライディッヒ細胞が有意に減少していることも明らかとなった。加えて各種MMP及びPlgの遺伝子欠損マウスでは、生理学的ストレス刺激時の雄性生殖細胞の分化増殖因子Kit-ligandの細胞外ドメイン分泌に有意な障害のあることが判明しており、これらの各種プロテアーゼ活性が、生体内の生殖細胞系列の分化調節に様々な角度から関与していることが確かめられた。また代表者らは今年度の研究で、各種プロテアーゼ遺伝子欠損マウスについて停留精巣モデルを作製し、精巣重量を経時的に測定したところ、これらの野生型と比較して有意な重量減少と、これに応じた精巣の組織傷害が進むことが判明した。またこの時、遺伝子欠損マウスでは、血中のKit-ligand濃度の上昇が抑制されていること、さらに野生型において、Plgアクチベータの投与が精巣重量の減少を有意に阻害したこと等から、各種プロテアーゼ活性は雄性生殖細胞の分化増殖に寄与し、その再生にも関与していることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

血液凝固・線維素溶解系やMMPに代表されるプロテアーゼ活性と生殖細胞系列の分化増殖機構、またこれを介したマウス妊娠率、出産率との関連性を見出しただけでなく、男性不妊の原因における各種プロテアーゼ活性の意義のみならず、治療応用の可能性についてある程度の考察はなしえたことから。細胞リプログラミング機構との関連性についてが、今後の課題となる。

Strategy for Future Research Activity

1.今年度迄使用した遺伝子欠損マウス及びその野生型に対するプロテアーゼ活性化因子あるいは阻害剤の投与と遺伝子ターゲティングベクターの挿入による生殖細胞系列の動態における各種プロテアーゼの機能解明を行う。
2.さらに生殖細胞系列動態とこれによって誘導される細胞リプログラミングにおける各種プロテアーゼ活性の重要性をDNAメチル化解析及びiPS細胞作製技術により、個体、細胞、分子レベルで理解し、そのエピジェネティクスによる生殖細胞系列のゲノム機能調節機構を明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] MT1-MMP plays a critical role in henatopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells. (2012)
  • Author(s): Chiemi Nishida, Kaori Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Naohiko Koshikawa, Takahiro Kuchimaru, Shinae Kizaka-Kondoh, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, and Koichi Hattori.
  • Journal Title: Blood Volume: 119 Issue: 23 Pages: 5404-5416
  • DOI: 10.1182/blood-2011-11-390849
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inhibition of PAI-1 induces neutrophil-driven neoangiogenesis and promotes tissue regeneration via production of angiocrine factors in mice (2012)
  • Author(s): Yoshihiko Tashiro, Chiemi Nishida, Kaori Sato-Kusubata, Makiko Ohki-Koizumi, Makoto Ishihara, Aki Sato, Ismael Gritli, Hiromitsu Komiyama, Yayoi Sato, Takashi Dan, Toshio Miyata, Ko Okumura, Yuichi Tomiki, Kazuhiro Sakamoto, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, and Koichi Hattori.
  • Journal Title: Blood Volume: 119 Issue: 26 Pages: 6382-6393
  • DOI: 10.1182/blood-2011-12-399659
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 骨髄における巨核球系細胞の成熟分化機構 (2012)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 医薬ジャーナル Volume: 23 Pages: 21-28
• [Journal Article] 造血系細胞による血管新生制御機構 (2012)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 血管新生研究の最先端 Volume: 1 Pages: 56-69
• [Journal Article] がん微小環境形成に関与する骨髄由来細胞と治療戦略 (2012)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 細胞 Volume: 44 Pages: 9-13
• [Journal Article] 血液線維素溶解系因子による造血系細胞の動態制御機構 (2012)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 臨床血液 Volume: 153 Pages: 680-685
  • NAID: 10030990280
• [Journal Article] New functions of the fibrinolytic system in bone marrow cell-derived angiogenesis (2012)
  • Author(s): Beate Heissig, Makiko Ohki-Koizumi, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Kaori Sato-Kusubata and Koichi Hattori
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 95 Issue: 2 Pages: 131-137
  • DOI: 10.1007/s12185-012-1016-y
  • NAID: 10030267151
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasminogen deficiency attenuates postnatal erythropoiesis in male C57BL/6 mice through decreased activity of the LH-testosterone axis (2012)
  • Author(s): Okaji Y, Tashiro Y, Gritli I, Nishida C, Sato A, Ueno Y, Del Canto Gonzalez S, Ohki-Koizumi M, Akiyama H, Nakauchi H
  • Journal Title: Experimental hematology Volume: 40 Issue: 2 Pages: 143-154
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2011.10.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasmin inhibitor reduces lymphoid tumor growth by suppressing matrixmetallproteinase-9 dependent CD11b+/F4/80+ myeloid cell recruitment (2012)
  • Author(s): Ishihara M, Heissig B, Nishida C, Rosenkvist J, Tashiro Y, Ohki M, Wanaka K, Tsuda Y, Okada Y, Nakauchi H, Hattori K
  • Journal Title: Leukemia Volume: 26 Issue: 2 Pages: 332-339
  • DOI: 10.1038/leu.2011.203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 造血幹細胞動態と血管新生制御機構 (2012)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 診断と治療社 Volume: (血管再生治療) Pages: 38-45
• [Journal Article] Tumor necrosis factor receptor-associated factor (Traf)2 controls homeostasis of the colon to prevent spontaneous development of murine inflammatory bowel disease (2011)
  • Author(s): Jiang-Hu Piao
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Issue: 20 Pages: 17879-17888
  • DOI: 10.1074/jbc.p111.221853
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 線溶系を起点とした造血制御機構 (2011)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 医薬ジャーナル社 Volume: 21 Pages: 57-64
• [Journal Article] 凝固・線溶系活性調整による血管新生制御機構 (2011)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: メディカルレビュー社 Volume: 12 Pages: 65-70
• [Journal Article] 血液線維素溶解系因子による骨髄細胞の動態制御 (2011)
  • Author(s): 服部浩一
  • Journal Title: 中外医学社 Volume: Annual Review2011 Pages: 187-195
• [Presentation] 造血微小環境におけるMT1-MMPと造血因子の発現調節 (2013)
  • Author(s): 西田知恵美
  • Organizer: 第12回日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] Recruitment of Hematopoietic Progenitor and Stem Cells is Regulated by the Angiogenic Factor Epidermal Growth Factor- like Domain 7 (2013)
  • Author(s): Ismael Gritli
  • Organizer: 第12回日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2013-03-22
• [Presentation] MT1-MMP plays a critical role in hematopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells (2012)
  • Author(s): Chiemi Nishida
  • Organizer: 第54回アメリカ血液学会
  • Place of Presentation: Atlanta USA
  • Year and Date: 2012-12-09
• [Presentation] MT1-MMP plays a critical role in hematopoiesis by regulating HIF-mediated cytokine gene transcription (2012)
  • Author(s): Chiemi Nishida
  • Organizer: 第74回日本血液学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2012-10-20
• [Presentation] Aplasmin inhibitor prevents cytokine mediated inflammatory disease (2012)
  • Author(s): Aki Sato
  • Organizer: 第74回日本血液学会
  • Place of Presentation: 京都市
  • Year and Date: 2012-10-20
• [Presentation] MT1-MMP REGULATES HEMATOPOIESIS THROUGH HIF-MED IATED CHEMO-/CYTOKINE RELEASE FROM THE BONE MARR OW NICHE (2012)
  • Author(s): Chiemi Nishida
  • Organizer: 第12回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2012-06-30
• [Presentation] Expansion of mesenchymal stem cells within the murine bone marrow niche requires activation of the fibrinolytic pathway (2012)
  • Author(s): 楠畑かおり
  • Organizer: 第12回東京大学生命科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2012-06-30
• [Presentation] MT1-MMP REGULATES HEMATOPOIESIS THROUGH HIF-MEDIA TED CHEMO-/CYTOKINE RELEASE FROM THE BONE MARRO W NICHE, (2012)
  • Author(s): Chiemi Nishida
  • Organizer: 第10回国際幹細胞学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2012-06-16
• [Presentation] F-2214-Expansion of Mesenchymal Stem Cells Wishin The Murine Bone Marrow Niche Rwquires Activation of The Fibrinolytic Pathway (2012)
  • Author(s): Sato-KusubataKaori
  • Organizer: 第10回国際幹細胞学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2012-06-16
• [Presentation] 生体内造血機構におけるMT1-MMPの機能解析 (2012)
  • Author(s): 西田知恵美
  • Organizer: 第11回日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2012-06-14
• [Presentation] プロテアーゼ活性を起点とした造血・組織再生機構 (2012)
  • Author(s): 服部浩一
  • Organizer: Small Meeting on Hematology
  • Place of Presentation: 伊勢原市(招待講演)
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] MT1-MMP Regulates Hematopoiesis Through HIF-Mediated Chemo-/Cytokine Release From the Bone Marrow Niche (2011)
  • Author(s): Chiemi Nishida
  • Organizer: 53回アメリカ血液学会
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center USA
  • Year and Date: 2011-12-10
• [Presentation] A plasmin Inhibitor Prevents Lethal Acute Graft-Versus-Host Disease in Mice (2011)
  • Author(s): Aki Sato
  • Organizer: 53回アメリカ血液学会
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center USA
  • Year and Date: 2011-12-10
• [Presentation] 生体内組織再生における線維素溶解系因子PAI-1の機能解明 (2011)
  • Author(s): 田代良彦
  • Organizer: 第73回日本血液学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2011-10-16
• [Presentation] 血液線維素溶解系因子による造血系細胞の動態制御機構 (2011)
  • Author(s): 服部浩一
  • Organizer: 第73回日本血液学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-15
• [Presentation] MT1-MMP plays a critical role in the modulation of hematopoiesis (2011)
  • Author(s): Chiemi Nishida
  • Organizer: 第73回日本血液学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2011-10-15
• [Presentation] Aplasmin inhibitor prevents lethal acute graft-versus-host disease in mice (2011)
  • Author(s): Aki Sato
  • Organizer: 第73回日本血液学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2011-10-15
• [Presentation] リンパ腫に対する骨髄由来細胞動員及びマトリックスメタロプロテイナーゼ活性制御を伴うプラスミン阻害剤の有効性 (2011)
  • Author(s): 服部浩一
  • Organizer: 第70回日本癌学会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2011-10-03
• [Presentation] 血液線維素溶解系と臓器・組織再生・最近の知見 (2011)
  • Author(s): 服部浩一
  • Organizer: 第4回臓器保護と治療研究会
  • Place of Presentation: 艮陵会館、仙台市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-26
• [Presentation] Epidermal growth factor-like domain 7,a vascular niche factor, regulates myelopoiesis (2011)
  • Author(s): Ismael Gritli
  • Organizer: 血液血管オルビス
  • Place of Presentation: 東京ドームホテル、東京
  • Year and Date: 2011-08-20
• [Remarks]
  • URL: http://stemcell-u-tokyo.org/sc-re/
• [Remarks]
  • URL: http://stemcell-u-tokyo.org/sc-re/