生体内造血分化機構におけるMT1－MMPの機能解析

• 研究課題/領域番号: 11J00480
• 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: 医化学一般
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西田 知恵美 東京大学, 医科学研究所, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: MMP / 造血 / niche / HIF-1 / 造血因子

研究概要

これまでに金属要求性蛋白分解酵素の一群である可溶型マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)、中でもMMP-9が組織幹細胞の分化増殖また末梢組織の再生に重要な役割を担っていることが報告されている。これらの研究過程においてMMPの活性化が骨髄中のKit-ligand(stem cell factor)の細胞外ドメイン分泌(プロセシング)を誘導し、骨髄組織幹細胞及びその前駆細胞の分化増殖あるいはその再生を促進することが明らかとなっている。MMPは生体内で潜在酵素Pro-MMPから血液線維素溶解系因子プラスミンや他のMMPにより段階的かつ相補的に活性化されることが報告されている。特に、血管新生過程において血管内皮などに発現が増強することが知られる膜型MMPであるMMP-14(MT1-MMP)は、MMP-2やMMP-9等、他の各種MMPの活性制御因子として、MMP活性化カスケードの上位から機能していることが示唆されている。MT1-MMP遺伝子欠損マウスの解析の結果、MT1-MMP-/-マウスは生後2週間で致死となり、さらに野生型と比較して、MTI-MMP-/-マウスは血球三系統や骨髄中の造血前駆細胞が有意に減少していたのに対し、造血幹細胞の頻度には差は見られず、骨髄における細胞分化障害あること、また、各種造血因子が減少していることを報告した。
造血幹細胞は造血幹細胞ニッチと呼ばれる特殊な環境下に存在している。ニッチは低酸素状態に保持されており、そこでは低酸素誘導因子(HIF-1)が活性化されている。マクロファージや単球において、MTl-MMPはタンパク質分解活性とは独立して、その細胞内領域でHIF-1活性阻害物質であるFIH-1(factor inhibiting HIF-1)と結合していること、またこれによりエネルギー代謝に関与している因子であることが報告されていることから、造血微小環境においてもMT1-MMPがFIH-1活性を抑制することでHIF-1活性を制御している可能性が示唆された。そこで、ストローマ細胞株を用いて、MT1-MMPおよびFIH-1遺伝子発現調節を行ったところ、各種造血因子の発現が変動することが明らかとなり、MT1-MMPは造血微小環境においてFIH-1/HIF-1を介して造血因子の発現調節に関与している因子であることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

骨髄細胞におけるMT1-MMPの機能解析により、MT1-MMP遺伝子欠損マウスでは微小環境を構成する各種細胞の減少が明らかとなったこと、またMT1-MMPはFIH-1/HIF-1を介した各種造血因子の発現調節制御を行う因子であることが明らかとなり、本研究の目的であるMT1-MMPの造血機構における重要性を示唆することができた。本研究成果については論文発表を通して国内外に発信することができた。

今後の研究の推進方策

MT1-MMPは微小環境においてHIF-1を介して各種造血因子の発現に関与することが明らかとなった。近年では、血液系疾患の一つである白血病には白血病幹細胞が微小環境に存在していることが示唆されている。そこで白血病の新規治療標的として、微小環境中のMT1-MMP活性制御の可能性を明らかにしていきたいと考えている。

研究成果

• [雑誌論文] Inhibition of PAI-1 induces neutrophil-driven neoangiogenesis and promotes tissue regeneration via production of angiocrine factors in mice (2012)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 号: 26 ページ: 6382-6393
  • DOI: 10.1182/blood-2011-12-399659
  • 査読あり
• [雑誌論文] MT1-MMP plays a critical role in henatopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 号: 23 ページ: 5404-5416
  • DOI: 10.1182/blood-2011-11-390849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmin inhibitor reduces lymphoid tumor growth by suppressing matrixmetallproteinase-9 dependent CD11b+/F4/80+ myeloid cell recruitment (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishihara M, Heissig B, Nishida C, Rosenkvist J, Tashiro Y, Ohki M, Wanaka K, Tsuda Y, Okada Y, Nakauchi H, Hattori K
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 26 号: 2 ページ: 332-339
  • DOI: 10.1038/leu.2011.203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasminogen deficiency attenuates postnatal erythropoiesis in male C57BL/6 mice through decreased activity of the LH-testosterone axis (2012)
  • 著者名/発表者名: Okaji Y, Tashiro Y, Gritli I, Nishida C, Sato A, Ueno Y, Del Canto Gonzalez S, Ohki-Koizumi M, Akiyama H, Nakauchi H
  • 雑誌名: Experimental hematology 巻: 40 号: 2 ページ: 143-154
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2011.10.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線溶系を起点とした造血制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一、西田知恵美
  • 雑誌名: 血液フロンティア 巻: 21 ページ: 57-64
• [学会発表] 造血微小環境におけるMT1-MMPと造血因子の発現調節 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田知恵美, 楠畑かおり, 田代良彦, Ismael Gritli, 佐藤亜紀, 小泉(大木)摩季子, 守田陽平, 長野真, 坂本毅治, 口丸高弘.近藤科江, 清木元治, 中内啓光, Beate Hessing, 服部浩一
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in hematopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Sato-Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Hessigg, Koichi Hattori.
  • 学会等名: 第54回アメリカ血液学会
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2012-12-09
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in hematopoiesis by regulating HIF-mediated cytokine gene transcription. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Sato-Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, Koichi Hattori.
  • 学会等名: 第74回日本血液学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] MT1-MMP REGULATES HEMOPOIESIS THROUGH HIF-MEDIATED CHEMO-/CYTOKINE RELEASE FROM THE BONE MARROW NICHE (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Sato-Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, Koichi Hattori
  • 学会等名: 第12回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] MT1-MMP REGULATES HEMATOPOIESIS THROUGH HIF-MEDIATED CHEMO-/CYTOKINE RELEASE FROM THE BONE MARROW NICHE (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Sato-Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Hessig, Koichi Hattori.
  • 学会等名: 第10回国際幹細胞学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-06-15
• [学会発表] 生体内造血機構におけるMT1-MMPの機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西田知恵美, 楠畑かおり, 田代良彦, 清木元治, 中内啓光, Beate Heissig, 服部浩一
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-06-14
• [学会発表] 造血微小環境におけるMT1-MMPと造血因子の発現調節 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西田知恵美
  • 学会等名: 第48回幹細胞フォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] MT1-MMP regulates hematopoiesis through HIF-mediated chemo-/cytokine release from the bone marrow niche (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate
  • 学会等名: 第53回アメリカ血液学会
  • 発表場所: アメリカ・サンディエゴ
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in the modulation of hematopoiesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Kusubata, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi Beate Heissig, Koichi
  • 学会等名: 第73回日本血液学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in the modulation of hematopoiesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Beate Heissig, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Koichi Hattori
  • 学会等名: 第9回幹細胞シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-05-13
• [備考]
  • URL: http://stemcell-u-tokyo.org/sc-re/