心臓前駆細胞誘導転写因子の同定と多能性幹細胞からの心筋誘導

• 研究課題/領域番号: 16K19426
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 筑波大学 (2018); 慶應義塾大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 貞廣 威太郎 筑波大学, 附属病院, 病院講師 (60571130)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 心臓再生 / ダイレクトリプログラミング / 線維芽細胞 / 多能性幹細胞 / 心筋再生 / 心臓中胚葉 / 幹細胞 / 心臓前駆細胞 / 再生医学

研究成果の概要

多能性幹細胞から心筋細胞の分化法は，複数の液性因子を使用し，心臓前駆細胞をへて心筋細胞に分化させることが一般的である．しかし，この方法には，工程が煩雑・不安定，液性因子が高価，という課題がある．分化の分子機構は明らかにされておらず，分化を誘導する転写因子を同定することにより，遺伝子の発現のみで多能性幹細胞から心臓前駆細胞の分化が可能になると考えた．ダイレクトリプログラミングを応用し線維芽細胞から心臓前駆細胞を誘導するTbx6遺伝子を発見し，Tbx6遺伝子をマウスES細胞あるいはヒトiPS細胞といった幹細胞に導入することにより，液性因子を使用せずに心臓前駆細胞の分化が可能であることを発見した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

Tbx6をマウスES細胞・ヒトiPS細胞に導入することにより、液性因子を使用せずに効率よく増殖可能な心臓前駆細胞を作製し、さらにこれを心筋細胞や血管細胞を誘導することに成功し、液性因子を使用しない新たな心筋・血管細胞作製法を開発した。本研究で開発した手法は、その誘導効率が従来の液性因子を使用した誘導法よりも優れていただけでなく、高額な液性因子を使用しないため、心筋誘導法における問題点であったコストを約80%削減でき、再生医療や心筋細胞作製に大きく貢献すると予想される。

研究成果

• [雑誌論文] Progress and Challenge of Cardiac Regeneration to Treat Heart Failure (2019)
  • 著者名/発表者名: Isomi Mari、Sadahiro Taketaro、Ieda Masaki
  • 雑誌名: Journal of Cardiology 巻: 73 号: 2 ページ: 97-101
  • DOI: 10.1016/j.jjcc.2018.10.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid and high-efficient generation of mutant mice using freeze-thawed embryos of the C57BL/6J strain (2019)
  • 著者名/発表者名: Darwish Mohamed、Nishizono Hirofumi、Uosaki Hideki、Sawada Hitomi、Sadahiro Taketaro、Ieda Masaki、Takao Keizo
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience Methods 巻: 317 ページ: 149-156
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2019.01.010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Role of cyclooxygenase-2-mediated prostaglandin E2-prostaglandin E receptor 4 signaling in cardiac reprogramming (2019)
  • 著者名/発表者名: Muraoka Naoto、Nara Kaori、Tamura Fumiya、Kojima Hidenori、Yamakawa Hiroyuki、Sadahiro Taketaro、Miyamoto Kazutaka、Isomi Mari、Haginiwa Sho、Tani Hidenori、Kurotsu Shota、Osakabe Rina、Torii Satoru、Shimizu Shigeomi、Okano Hideyuki、Sugimoto Yukihiko、Fukuda Keiichi、Ieda Masaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 674-674
  • DOI: 10.1038/s41467-019-08626-y
  • NAID: 120007128245
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tbx6 Induces Nascent Mesoderm from Pluripotent Stem Cells and Temporally Controls Cardiac versus Somite Lineage Diversification. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sadahiro T, Isomi M, Muraoka N, Kojima H, Haginiwa S, Kurotsu S, Tamura F, Tani H, Tohyama S, Fujita J, Miyoshi H, Kawamura Y, Goshima N, Iwasaki YW, Murano K, Saito K, Oda M, Andersen P, Kwon C, Uosaki H, Nishizono H, Fukuda K, Ieda M
  • 雑誌名: Cell stem cell 巻: 23(3) 号: 3 ページ: 382-395
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.07.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct Cardiac Reprogramming: A Novel Approach for Heart Regeneration (2018)
  • 著者名/発表者名: Tani Hidenori、Sadahiro Taketaro、Ieda Masaki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 19 号: 9 ページ: 2629-2629
  • DOI: 10.3390/ijms19092629
  • NAID: 120007128488
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct expression patterns of Flk1 and Flt1 in the coronary vascular system during development and after myocardial infarction (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurotsu Shota、Osakabe Rina、Isomi Mari、Tamura Fumiya、Sadahiro Taketaro、Muraoka Naoto、Kojima Hidenori、Haginiwa Sho、Tani Hidenori、Nara Kaori、Kubota Yoshiaki、Ema Masatsugu、Fukuda Keiichi、Suzuki Takeshi、Ieda Masaki
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 495 号: 1 ページ: 884-891
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.094
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Direct In Vivo Reprogramming with Sendai Virus Vectors Improves Cardiac Function after Myocardial Infarction. (2018)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto K, Akiyama M, Tamura F, Isomi M, Yamakawa H, Sadahiro T, Muraoka N, Kojima H, Haginiwa S, Kurotsu S, Tani H, Wang L, Qian L, Inoue M, Ide Y, Kurokawa J, Yamamoto T, Seki T, Aeba R, Yamagishi H, Fukuda K, Ieda M.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 4 号: 1 ページ: 91-103
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.11.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Real‐Time Analysis of the Heart Rate Variability During Incremental Exercise for the Detection of the Ventilatory Threshold (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi Yasuyuki、Katsumata Yoshinori、Sadahiro Taketaro、Azuma Koichiro、Akita Keitaro、Isobe Sarasa、Yashima Fumiaki、Miyamoto Kazutaka、Nishiyama Takahiko、Tamura Yuichi、Kimura Takehiro、Nishiyama Nobuhiro、Aizawa Yoshiyasu、Fukuda Keiichi、Takatsuki Seiji
  • 雑誌名: Journal of the American Heart Association 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1161/jaha.117.006612
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-Construct Polycistronic Doxycycline-Inducible Vectors Improve Direct Cardiac Reprogramming and Can Be Used to Identify the Critical Timing of Transgene Expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Umei TC, Yamakawa H, Muraoka N, Sadahiro T, Isomi M, Haginiwa S, Kojima H, Kurotsu S, Tamura F, Osakabe R, Tani H, Nara K, Miyoshi H, Fukuda K, Ieda M.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 18 号: 8 ページ: 1805-1805
  • DOI: 10.3390/ijms18081805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Tbx6 is Critical for Cardiac Mesoderm Induction and Lineage Specification Into Cardiovascular and Somite Lineages in Pluripotent Stem Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Taketaro Sadahiro
  • 学会等名: AHA
  • 国際学会
• [学会発表] Tbx6 Induces Cardiac Mesoderm Program in Fibroblasts and Pluripotent Stem Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Taketaro Sadahiro, Mari Isomi, Naoto Muraoka, Kazutaka Miyamoto, Hiroyuki Yamakawa, Hidenori Kojima, Shou Haginiwa, Mizuha Akiyama, Yuki Kuishi, Shugo Tohyama, Hiroyuki Miyoshi, Yoshifumi Kawamura, Naoki Goshima, Keiichi Fukuda, Masaki Ieda.
  • 学会等名: 日本循環器学会
  • 発表場所: 石川県立音楽堂(石川県金沢市)
  • 年月日: 2017-03-18
• [学会発表] FactorX directly programs fibroblasts and pluripotent stem cells into cardiac mesodermal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Taketaro Sadahiro
  • 学会等名: AHA
  • 国際学会
• [学会発表] Tbx6 directly programs fibroblasts and pluripotent stem cells into cardiac mesodermal cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Taketaro Sadahiro, Mari Isomi, Naoto Muraoka, Kazutaka Miyamoto, Hiroyuki Yamakawa, Hidenori Kojima, Shou Haginiwa, Mizuha Akiyama, Yuki Kuishi, Shugo Tohyama, Hiroyuki Miyoshi, Yoshifumi Kawamura, Naoki Goshima, Keiichi Fukuda, Masaki Ieda.
  • 学会等名: ＩＳＨＲ
  • 発表場所: 東京コンベンションホール(東京都中央区)
  • 年月日: 2016-12-18