細胞系譜追跡を用いた造血システム発生様式の解析

• 研究課題/領域番号: 20K08758
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 東京女子医科大学 (2022-2023); 熊本大学 (2020-2021)
• 研究代表者: 横溝 智雅 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (80590314)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 造血幹細胞 / 発生 / 発生・分化 / 移植・再生医療

研究開始時の研究の概要

胎児期における血液細胞産生（造血幹細胞からの分化）はおもに肝臓でおこなわれているが、ここでは同時に造血幹細胞の著しい増殖（自己複製）もみられる。この「分化」と「自己複製」という相反する２つの現象を短期間に並行しておこなうことを可能にする仕組みは、未だ解明されていない。本研究計画では、新規遺伝子改変マウス（Creドライバーマウス）を用いた細胞系譜追跡実験を通して、胎児肝臓において「分化」と「自己複製」が同時におこなわれる仕組みの解明を目指す。

研究実績の概要

本研究は、マウス胎仔期において、造血幹細胞を含む造血システムがどのように形成されるのかを明らかにすることを目的としており、具体的には以下の３つの問いに答えるべく研究を進めている。
① 「胎生期の造血前駆細胞は造血幹細胞に由来するのか」Hlf-CreERT2トレーサーマウスを用いた細胞系譜追跡実験から、胎仔肝（胎生14日目）に存在する造血幹細胞と造血前駆細胞は、Hlf陽性の起源細胞からそれぞれ独立して発生していることが明らかとなった。さらに、Evi1+/-マウスの解析、およびEvi1-CreERT2トレーサーマウス（新規作製）を用いた細胞系譜追跡実験の結果もこの結論を支持するものであった。
② 「胎生期の造血幹細胞は分化しているのか」Evi1-CreERT2トレーサーマウスを用いた細胞系譜追跡実験からは、胎生後期の造血幹細胞が造血前駆細胞へと分化している様子は観察されなかった。①と②の結果は、胎生期の血液細胞の大部分は造血幹細胞由来ではないことを強く示唆している。
③ 「造血幹細胞への運命決定は転写因子Evi1の量依存的なのか」Evi1+/-マウスは、Evi1強陽性細胞を欠損している。この性質を利用し、Evi1の発現量と造血幹細胞形成の関係についての検討をおこなった。Evi1+/-マウスでは、造血幹細胞特異的な減少が観察された。さらに、Evi1の強制発現系（ROSA-Evi1マウス：新規作製）を利用し、血管内皮細胞、および血液細胞クラスターでEvi1を発現させたところ、造血幹細胞産生の増加が見られた。これらの結果は、Evi1の発現の高い起源細胞が造血幹細胞の産生に関与していること、および、Evi1は血液細胞クラスター内で機能していることを示している。

研究成果

• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
• [雑誌論文] Metabolic regulation in erythroid differentiation by systemic ketogenesis in fasted mice (2024)
  • 著者名/発表者名: Ma Wenjuan、Arima Yuichiro、Umemoto Terumasa、Yokomizo Tomomasa、Xu Yuqing、Miharada Kenichi、Tanaka Yosuke、Suda Toshio
  • 雑誌名: Experimental Hematology 巻: 129 ページ: 104124-104124
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2023.10.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of the hematopoietic system: expanding the concept of hematopoietic stem cell-independent hematopoiesis (2024)
  • 著者名/発表者名: Yokomizo Tomomasa、Suda Toshio
  • 雑誌名: Trends in Cell Biology 巻: 34 号: 2 ページ: 161-172
  • DOI: 10.1016/j.tcb.2023.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] 胎生期における造血システムの形成 (2023)
  • 著者名/発表者名: 横溝 智雅
  • 雑誌名: 臨床血液 巻: 64 号: 9 ページ: 869-874
  • DOI: 10.11406/rinketsu.64.869
  • ISSN: 0485-1439, 1882-0824
• [雑誌論文] Highly efficient Runx1 enhancer eR1-mediated genetic engineering for fetal, child and adult hematopoietic stem cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Koh CP., Bahirvani AG., Wang CQ., Yokomizo T., Ng CEL., Du L., Tergaonkar V., Voon DC., Kitamura H., Hosoi H., Sonoki T., Michelle MMH., Tan LJ., Niibori-Nambu A., Zhang Y., Perkins AS., Hossain Z., Tenen DG., Ito Y., Venkatesh B., Osato M.
  • 雑誌名: Gene 巻: 851 ページ: 147049-147049
  • DOI: 10.1016/j.gene.2022.147049
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Independent origins of fetal liver haematopoietic stem and progenitor cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokomizo Tomomasa、Ideue Takako、Morino-Koga Saori、Tham Cheng Yong、Sato Tomohiko、Takeda Naoki、Kubota Yoshiaki、Kurokawa Mineo、Komatsu Norio、Ogawa Minetaro、Araki Kimi、Osato Motomi、Suda Toshio
  • 雑誌名: Nature 巻: 609 号: 7928 ページ: 779-784
  • DOI: 10.1038/s41586-022-05203-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hepatic leukemia factor-expressing paraxial mesoderm cells contribute to the developing brain vasculature (2022)
  • 著者名/発表者名: Koui Yuta、Ideue Takako、Boylan Michael、Anderson Matthew J.、Osato Motomi、Suda Toshio、Yokomizo Tomomasa、Mukouyama Yoh-suke
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 11 号: 9
  • DOI: 10.1242/bio.059510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bone marrow imaging reveals the migration dynamics of neonatal hematopoietic stem cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Takihara Yuji、Higaki Takumi、Yokomizo Tomomasa、Umemoto Terumasa、Ariyoshi Kazunori、Hashimoto Michihiro、Sezaki Maiko、Takizawa Hitoshi、Inoue Toshihiro、Suda Toshio、Mizuno Hidenobu
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 776-776
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03733-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] RUNX1-ETO (RUNX1-RUNX1T1) induces myeloid leukemia in mice in an age-dependent manner (2021)
  • 著者名/発表者名: Abdallah Mohamed Gaber、Niibori-Nambu Akiko、Morii Mariko、Yokomizo Takako、Yokomizo Tomomasa, at al.
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 35 号: 10 ページ: 2983-2988
  • DOI: 10.1038/s41375-021-01268-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of reconstituted hemato-lymphoid murine embryos by placental transplantation into embryos lacking HSCs (2021)
  • 著者名/発表者名: Jeon Hyojung、Asano Keigo、Wakimoto Arata、Kulathunga Kaushalya、Tran Mai Thi Nhu、Nakamura Megumi、Yokomizo Tomomasa、Hamada Michito、Takahashi Satoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 4374-4374
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83652-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Autophagy is dispensable for the maintenance of hematopoietic stem cells in neonates (2021)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Michihiro、Umemoto Terumasa、Nakamura-Ishizu Ayako、Matsumura Takayoshi、Yokomizo Tomomasa、Sezaki Maiko、Takizawa Hitoshi、Suda Toshio
  • 雑誌名: Blood Advances 巻: 5 号: 6 ページ: 1594-1604
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2020002410
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Independent origins of fetal liver hematopoietic stem and progenitor cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomomasa Yokomizo
  • 学会等名: The 8th International Forum on Stem Cells, Virtual, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tracing the origin of hierarchical hematopoietic structure in the fetal liver (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomomasa Yokomizo
  • 学会等名: The 51th Annual Scientific Meeting, International Society for Experimental Hematology, Edinburgh, UK
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tracing the origin of hierarchical hematopoietic structure in fetal liver (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomomasa Yokomizo, Takako Ideue, Mineo Kurokawa, Norio Komatsu, Kimi Araki, Motomi Osato, Toshio Suda
  • 学会等名: 第１８回 幹細胞シンポジウム
• [学会発表] In vivo tracing of hematopoietic stem and progenitor cell formation in the mouse embryo (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomomasa Yokomizo, Takako Ideue, Kimi Araki, Mineo Kurokawa, Norio Komatsu, Motomi Osato, Toshio Suda
  • 学会等名: 第82回日本血液学会学術集会
• [備考] 胎児期に血液細胞が生まれるしくみを解明
  • URL: https://www.kumamoto-u.ac.jp/whatsnew/seimei-sentankenkyu/20220926