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シェルタリン因子による造血微小環境(ニッチ)の機能制御メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03711
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分54010:血液および腫瘍内科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

新井 文用  九州大学, 医学研究院, 教授 (90365403)

研究分担者 細川 健太郎  九州大学, 医学研究院, 講師 (90569584)
八尾 尚幸  九州大学, 医学研究院, 助教 (90835282)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワードPOT1 / 間葉系幹細胞 / 造血幹細胞 / ニッチ / シェルタリン因子 / POT1a / 造血幹細胞ニッチ / シェルタリン / Pot1a
研究開始時の研究の概要

造血幹細胞の未分化性維持にはニッチ細胞との相互作用が重要である。加齢に伴う造血機能の低下には、造血幹細胞自体の機能低下に加えて、ニッチ細胞の減少や機能障害が関連すると考えられる。本研究では、骨髄の主要なニッチ細胞である間葉系幹細胞を対象として、造血支持能の維持と老化抑制に対するシェルタリン因子POT1の機能を明らかにする。さらに、シェルタリン因子群の導入により、老化したニッチ細胞の機能を回復させる技術の確立を目指す。本研究の成果は、加齢に伴う造血機能の低下機序の理解につながるとともに、ニッチの老化抑制を介して難治性血液疾患の発症を予防する技術の開発にも貢献できると考えられる。

研究成果の概要

本研究は、造血幹細胞(HSC)の主要なニッチ細胞である間葉系幹細胞(MSC)の機能と老化制御について、特にシェルタリン因子POT1aの役割に注目して解析を行った。MSCの機能は老化とともに低下し、これがHSCの機能低下に関わることが考えられる。本研究では、POT1aがMSCの未分化性と骨芽細胞への分化能力を維持し、老化による機能低下を抑制することを明らかにした。また、POT1aの欠損はMSCの造血支持能を低下させ、間接的にHSCの機能を低下させることが分かった。これらの知見は、老化による血液疾患の予防と治療法の確立に向けた重要な一歩となると考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MSCの老化は、骨芽細胞への分化能力の低下を伴い、これが骨粗鬆症などの疾患発症につながる可能性がある。本研究では、老化がMSC内のPOT1aの発現を低下させる一方で、POT1a導入により老化したMSCの骨分化能力が回復することを明らかにした。これらの結果から、POT1が加齢に伴う骨関連疾患の治療ターゲットとなる可能性を示している。さらに、MSCの機能異常はHSCの機能低下、リンパ球の産生減少、そしてそれに続く免疫機能の低下につながる可能性がある。したがって、老化したMSCでPOT1の機能を活性化できれば、それは高齢者の造血機能や免疫機能の回復を可能にする基盤となると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] University of Southampton(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] RWTH Aachen University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] サウサンプトン大学(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] アーヘン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] サウサンプトン大学(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] アーヘン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Hematopoietic Cell Isolation by Antibody-Free Flow Cytometry in the Zebrafish Embryo2022

    • 著者名/発表者名
      Konno K, Kobayashi-Sun J, Arai F, Kobayashi I, Sugiyama D.
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol.

      巻: - ページ: 171-180

    • DOI

      10.1007/7651_2021_459

    • ISBN
      9781071624364, 9781071624371
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MDS cells impair osteolineage differentiation of MSCs via extracellular vesicles to suppress normal hematopoiesis.2022

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Y, Inoue D, et al.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: VOLUME 39, ISSUE 6 号: 6 ページ: 110805-110805

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.110805

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modeling Stem Cell Fates using Non-Markov Processes2021

    • 著者名/発表者名
      Stumpf Patrick S.、Arai Fumio、MacArthur Ben D.
    • 雑誌名

      Cell Stem Cell

      巻: 28 号: 2 ページ: 187-190

    • DOI

      10.1016/j.stem.2021.01.009

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Machine Learning of Hematopoietic Stem Cell Divisions from Paired Daughter Cell Expression Profiles Reveals Effects of Aging on Self-Renewal2020

    • 著者名/発表者名
      Arai Fumio、Stumpf Patrick S.、Ikushima Yoshiko M.、Hosokawa Kentaro、Roch Aline、Lutolf Matthias P.、Suda Toshio、MacArthur Ben D.
    • 雑誌名

      Cell Systems

      巻: 11 号: 6 ページ: 640-652

    • DOI

      10.1016/j.cels.2020.11.004

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mitochondrial Protein Synthesis Is Essential for Terminal Differentiation of CD45? TER119?Erythroid and Lymphoid Progenitors2020

    • 著者名/発表者名
      Gotoh Kazuhito、Kunisaki Yuya、Mizuguchi Soichi、Setoyama Daiki、Hosokawa Kentaro、Yao Hisayuki、Nakashima Yuya、Yagi Mikako、Uchiumi Takeshi、Semba Yuichiro、Nogami Jumpei、Akashi Koichi、Arai Fumio、Kang Dongchon
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 23 号: 11 ページ: 101654-101654

    • DOI

      10.1016/j.isci.2020.101654

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A novel method to purify neutrophils enables functional analysis of zebrafish hematopoiesis2020

    • 著者名/発表者名
      Konno Katsuhiro、Kulkeaw Kasem、Sasada Manabu、Nii Takenobu、Kaneyuki Ayako、Ishitani Tohru、Arai Fumio、Sugiyama Daisuke
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 号: 12 ページ: 770-781

    • DOI

      10.1111/gtc.12810

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneity and ‘memory’ in stem cell populations2020

    • 著者名/発表者名
      Stumpf Patrick S、Arai Fumio、MacArthur Ben D
    • 雑誌名

      Physical Biology

      巻: 17 号: 6 ページ: 065013-065013

    • DOI

      10.1088/1478-3975/abba85

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transfer learning efficiently maps bone marrow cell types from mouse to human using single-cell RNA sequencing2020

    • 著者名/発表者名
      Stumpf Patrick S.、Du Xin、Imanishi Haruka、Kunisaki Yuya、Semba Yuichiro、Noble Timothy、Smith Rosanna C. G.、Rose-Zerili Matthew、West Jonathan J.、Oreffo Richard O. C.、Farrahi Katayoun、Niranjan Mahesan、Akashi Koichi、Arai Fumio、MacArthur Ben D.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 736-746

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01463-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] POT1a is essential for mesenchymal niches supporting B cell development2022

    • 著者名/発表者名
      Nakashima K, Kunisaki Y, Hosokawa K, Yao H, Yuta R, Akashi K, Ohga S, Arai F
    • 学会等名
      第84回 日本血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Identification and characterization of integrin α8-positive MSCs located in the endosteal niche2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta R, Yao H, Hosokawa K, Kunisaki Y, Semba Y, Arai F
    • 学会等名
      第84回 日本血液学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 九州大学大学院医学研究院幹細胞再生修復医学分野 ホームページ

    • URL

      https://www.lab.med.kyushu-u.ac.jp/scr/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 九州大学大学院医学研究院 幹細胞再生修復医学分野ホームページ

    • URL

      https://www.lab.med.kyushu-u.ac.jp/scr/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 幹細胞再生修復医学分野ホームページ

    • URL

      https://www.lab.med.kyushu-u.ac.jp/scr/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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