再生医療を目指したiPS細胞の心血管分化システムの確立

• 研究課題/領域番号: 09J06133
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高谷 智英 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2009年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: iPS細胞 / ES細胞 / 再生医療 / 心筋分化

研究概要

ips細胞は再生医療に向けた応用が強く期待されている。患者から作出したips細胞を用いれば、倫理的および免疫的に問題のない、移植用の組織や細胞が作成可能になる。ips細胞を安定に分化させる技術の開発は医療応用において重要な課題であるが、個々のips細胞株の分化傾向が一様であるかどうか、また異なる場合にそれを平準化する方法があるかは不明である。
我々は、3株の異なるマウスips細胞の心血管分化効率を解析するとともに、分化効率の改善方法についても模索した。iPS細胞を平面培養下で自発的に分化させ、時間経過を追って心筋分化効率を測定した結果、Es細胞や他のiPs細胞株に比べて有意に分化効率の低いiPs細胞株(20D17)が存在することが明らかになった。
これまで、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤トリコスタチンA(TSA)がES細胞の心筋分化を促進することが報告されている。そこで、上記ips細胞にTSAを投与したところ、ES細胞同様の心筋分化促進作用が観察された。TSAの効果は20D17株でも認められ、未分化マーカーであるNanog陽性細胞の数が減少し、心筋特異的遺伝子Nkx2.5のmRNA量が他の細胞株と同程度にまで上昇した。また、TSAの投与によって20D17株の核内HDAC4タンパク量も減少し、これらの効果が20D17株の心筋分化に寄与していると示唆された。また、別のHDAC阻害剤であるバルプロ酸もTSA同様の心筋分化促進作用を持つことを認めた。これらのHDAC阻害剤を用いることで、ips細胞の心筋分化を亢進し、細胞株間の相違や患者の個体差を平均化できる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] MicroRNA-27a regulates beta cardiac myosin heavy chain gene expression by targeting thyroid hormone receptor betal in neonatal rat ventricular myocytes (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishi H, Ono K, Horie T, Nagao K, Kinoshita M, Kuwabara Y, Watanabe S, Takaya T, Tamaki Y, Takanabe-Mori R, Wada H, Hasegawa K, Iwanaga Y, Kawamura T, Kita T, Kimura T.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 巻: 31 ページ: 744-755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclin-dependent kinase 9 forms a complex with GATA4 and is involved in the differentiation of mouse ES cells into cardiomyocytes (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaichi S, Takaya T, Morimoto T, Sunagawa Y, Kawamura T, Ono K, Shimatsu A, Baba S, Heike T, Nakahata T, Hasegawa K.
  • 雑誌名: J.Cell.Physiol. 巻: 226 ページ: 248-254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 is required for the adipose tissue expression of proinflammatory cytokines in high-fat diet-induced obese mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Takanabe-Mori R, Ono K, Sowa N, Wada H, Takaya T, Hone T, Satoh-Asahara N, Shimatsu A, Fujita M, Sawamura T, Hasegawa K.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 398 ページ: 576-580
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell line-dependent differentiation of induced pluripotent stem cells into cardiomyocytes in mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaichi S, Hasegawa K, Takaya T, Yokoo N, Mima T, Kawamura T, Morimoto T, Ono K, Baba S, Doi H, Yamanaka S, Nakahata T, Heike T.
  • 雑誌名: Cardiovasc. Res. 巻: 88 ページ: 314-323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Left ventricular expression of lectin-like oxidized low-density lipoprotein receptor-1 in failing rat hearts (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaya T, Wada H, Morimoto T, Sunagawa Y, Kawamura T, Takanabe-Mori R, Shimatsu A, Fujita Y, Sato Y, Fujita M, Kimura T, Sawamura T, Hasegawa K.
  • 雑誌名: Circ. J. 巻: 74 ページ: 723-729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclin-dependent kinase-9 is a component of the p300/GATA4 complex required for phenylephrine-induced hypertrophy in cardiomyocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Sunagawa Y, Morimoto T, Takaya T, Kaichi S, Wada H, Kawamura T, Fujita M, Shimatsu A, Kita T, Hasegawa K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 285 ページ: 9556-9568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aldosterone signaling associates with p300/GATA4 transcriptional pathway during the hypertrophic response of cardiomyocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Morimoto T, Takaya T, Kawamura T, Sunagawa Y, Wada H, Fujita M, Shimatsu A, Kita T, Hasegawa K.
  • 雑誌名: Cardiovasc. Res. 巻: 74 ページ: 156-162
  • 査読あり
• [雑誌論文] MicroRNA-1 and microRNA-133 in spontaneous myocardial differentiation of mouse embryonic stem cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Takaya T, Ono K, Kawamura T, Takanabe R, Kaichi S, Morimoto T, Wada H, Kita T, Shimatsu A, Hasegawa K
  • 雑誌名: Circulation Journal 73 ページ: 1492-1497
  • 査読あり
• [学会発表] ES細胞の心筋分化におけるmicroRNA-1/GATA4/Cdk9の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高谷智英, 鶏内伸二, 尾野亘, 森本達也, 木村剛, 長谷川浩二
  • 学会等名: 第7回宮崎サイエンスキャンプ
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2011-02-25
• [学会発表] Cardiovascular differentiation of monkey embryonic stem cell-derived vascular endothelial growth factor receptor-2-positive cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Takaya T, Kawamura T, Morimoto T, Ono K, Kimura T, Suemori H, Nakatsuji N, Shimatsu A, Hasegawa K.
  • 学会等名: The 6th China-Japan Cardiovascular Forum
  • 発表場所: 北京,中国
  • 年月日: 2010-10-15
• [学会発表] MicroRNA-1 and microRNA-133 repress the spontaneous myocardial differentiation of mouse embryonic stem cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Takaya T, Ono K, Kawamura T, Takanabe R, Kaichi S, Morimoto T, Rada H, Kita T, Shimatsu A, Hasegawa K
  • 学会等名: The 17th Asian Pacific Congress of Cardiology
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-05-21