試験管内ES細胞分化システムを用いた中胚葉系幹細胞の細胞生物学的機能の解析

• 研究課題/領域番号: 16606005
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 幹細胞生物学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 江良 択実 独立行政法人理化学研究所, 幹細胞研究グループ, 研究員 (00273706)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2004年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
• キーワード: ES細胞 / 試験管内分化誘導 / 中胚葉 / PDGFR / VEGFR2 / FLK1 / Goosecoid / 中・内胚葉 / 沿軸中胚葉 / 試験管内分化 / PDGFR-alpha / Lineage switch / 側板中胚葉 / Brachyury

研究概要

ES細胞からの中胚葉細胞を可視化し、分離・純化する方法の開発を行った。1)PDGFRαとVEGFR2という2つの表面マーカーを使いES細胞由来の2つの異なるタイプの中胚葉を分離することが可能となった。PDGFRα陽性、FLK1陰性分画から沿軸中胚葉由来の骨、軟骨、PDGFRα陰性、FLK1陽性分画が側板中胚葉由来の血液、血管内庚綱胞に分化する。したがって、PDGFRα陽性、FLK1陰性分画が沿軸中胚葉に相当し、PDGFRα陰性、FLK1陽性分画が側板中胚葉に相当すると考えられた。このことは、それぞれ特異的に発現するマーカーの発現解析からも確認された。さらに、この2つの中胚葉細胞がPDGFRα陽性、FLK1陽性細胞から分化することと、この2つのタイプの中胚葉は相互に別のタイプの中胚葉に全化できる可塑性を有することが明らかとなった。2)オルガナイザー特異的に発現するGoosecoidをマーカー分子として、この分子の発現細胞を可視化するために、goosecoid遺伝子座にGreen Fluorecene protein(GFP)遺伝子をKnock-in法にて挿入したES細胞を樹立した。このES細胞を用いて、無血清培地にactivin A添加の条件で、分化誘導後6日目では実に97%の細胞にGFPの発現が誘導される条件を確立した。このGFP陽性細胞から、分化とともに、E-cadherin陽性の内胚葉前駆細胞、E-cadherin陰性の中胚葉細胞が出現することが判明した。さらに、シングル細胞の分化能力の解析から、分化誘導後4日目のGFP陽性細胞には、内胚葉系細胞と中胚葉系細胞の両方に分化できる中・内胚葉細胞が存在することが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] In vitro modeling of paraxial and lateral mesoderm differentation reveals early reversibility (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H. et al.
  • 雑誌名: Stem Cells 24 ページ: 575-586
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Microarray analysis of PDGFRα? populations in ES cell differentiation culture identifies genes involved in differentiation of mesoderm and mesenchyme in cluding ARID 3d that is essential for development of embryonic mesenchymal cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takebe, A. et al.
  • 雑誌名: Devwlopmental Biology 293 ページ: 25-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Microarray analysis of PDGFRα^+ populations in ES cell differentiation culture identifies genes involved in differentiation of mesoderm and mesenchyme including ARID3b that is essential for development of embryonic mesenchymal cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takebe, A., Era, T., Okada, M., Jakt, LM., Kuroda, Y., Nishikawa, S-I.
  • 雑誌名: Dev.Biol. 293 ページ: 25-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In vitro modeling of paraxial and lateral mesoderm differentiation reveals early reversibility. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H., Era, T., Jakt, LM., Okada, M., Nakai, S., Nishikawa, S., Nishikawa, S-I.
  • 雑誌名: Stem Cells 24 ページ: 575-586
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Induction and monitoring of definitive and visceral endoderm differentiation of mouse ES cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasunaga, M. et al.
  • 雑誌名: Nature Biotech 23 ページ: 1542-1550
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characterization of mesendoderm, a diverging point of the definitive endoderm and mesoderm in embryonic stem cell differetiation culture. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tada, S. et al.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 4363-4374
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Notch signals inhibit the development of erythroid/megakaryocytic cells by suppressing GATA-1 activity through the induction of HES1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishiko, E. et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 4929-4939
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Induction and monitoring of definitive and visceral endoderm differentiation of mouse ES cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasunaga, M., Tada, S., Torikai-Nishikawa, S., Nakano, Y., Okada, M., Yakt, L.M., Nishikawa, S., Chiba, T., Era, T., Nishikawa, S-I.
  • 雑誌名: Nature Biotech 23 ページ: 1542-1550
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of mesendoderm, a diverging point of the definitive endoderm and mesoderm in embryonic stem cell differentiation culture. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tada, S., Era, T., Furusawa, C., Sakurai, H., Nishikawa, S., Kinoshita, M., Nakao, K., Chiba, T., Nishikawa, S-I.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 4363-4374
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Notch signals inhibit the development of erythroid/megakaryocytic cells by suppressing GATA-1 activity through the induction of HES1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishiko, E., Matsumura, I., Ezoe, S., Gale, K., Ishiko, J., Satoh, Y., Tanaka, H., Shibayama, H., Mizuki M., Era, T., Enver, T., Kanakura, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 4929-4939
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Induction and monitoring of definitive and visceral endoderm differentiation of mouse ES cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasunaga, M.et al.
  • 雑誌名: Nature Biotech 23 ページ: 1542-1550
• [雑誌論文] Characterization of mesendoderm, a diverging point of the definitive endoderm and mesoderm in embryonic stem cell differentiation culture. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tada, S.et al.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 4363-4374
• [雑誌論文] Notch signals inhibit the development of erythroid/megakaryocytic cells by suppressing GATA-1 activity through the induction of HES1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishiko, E.et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 4929-4939
• [雑誌論文] NF-kB family proteins participate in multiple steps of hematopoiesis through elimination of reactive oxygen species. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakata, S., Matsumura, I., Tanaka, H., Era, T., Kanakura, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 55578-55586
• [雑誌論文] In vitro modeling of paraxial and lateral mesoderm differentiation reveals early reversibility
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H.et al.
  • 雑誌名: Stem Cells (In press)
• [雑誌論文] Notch signals inhibit the development of erythroid/megakaryocytic cells by suppressing GATA-1 activity through the induction of HES1.
  • 著者名/発表者名: Ishiko, E., Matsumura, I., Tanaka, H., Era, T., Kanakura, Y.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. in press