• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

分化転換誘導因子が司る臓器形成の分子機序解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K23798
補助金の研究課題番号 22H02533 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分42030:動物生命科学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

橋本 寿之  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任講師 (90528390)

研究分担者 木内 謙一郎  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50528578)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード再生医療 / 心臓発生 / 心筋分化 / リプログラミング / 転写因子 / 先天性心疾患
研究開始時の研究の概要

我々は線維芽細胞から心筋細胞を作製する直接分化転換法の研究において、幹細胞の多能性維持に働く転写因子Zfp281に非常に強い心筋分化
転換作用がある事を見出した。そして予備実験においてZfp281が心筋分化と心臓発生に必須な因子であることも示唆されている。
よって、本研究ではこのZfp281と心臓形成の予想外な関連性に着目し、様々な遺伝子改変マウス及び遺伝子発現・エピゲノム解析を用いて、
Zfp281を中心とした心臓形成の新たな転写制御機構を明らかにする。そして、最終的には研究成果を心疾患の新たな分子機序解明や心臓再生技
術の開発へと発展させることを目指す。

研究実績の概要

我々は線維芽細胞から心筋細胞を作製する直接分化転換法の先行研究において、幹細胞の多能性維持に働く転写因子Zfp281に非常に強い心筋分化転換作用がある事を見出した。よって、本研究ではこのZfp281と心臓形成の予想外な関連性に着目し、様々な遺伝子改変マウス及び遺伝子発現・エピゲノム解析を用いて、Zfp281を中心とした心臓形成の新たな転写制御機構を明らかにし、心疾患の新たな分子機序解明や心臓再生技術の開発へと発展させることを目指している。
我々は今までに遺伝子改変マウスを作成し、心臓中胚葉特異的Zfp281欠損マウスにおいて心奇形を認め、胎生致死であることを示してきた。また、心筋前駆細胞、心筋細胞特異的Zfp281欠損マウスは出生し、心臓にも特記すべき形態異常を認めないことから、Zfp281は心臓中胚葉から心筋前駆細胞に分化するタイミングで必須の因子であることを証明した。
昨年度はZfp281がどのような遺伝子群を操り心臓発生に寄与するかを明らかにするため、遺伝子発現解析を行った結果、Zfp281を欠損したマウスの心臓においては心臓発生に重要な遺伝子群の発現低下を認めた。また、興味深いことに中胚葉由来臓器である心臓には本来発現していないはずの内胚葉や外胚葉関連遺伝子の発現上昇を認めた。つまりZfp281は心臓において心臓発生に重要な遺伝子群の発現を誘導し、他の臓器系統の発生に重要な遺伝子群を抑制する働きがあることが明らかとなった。また、心臓中胚葉特異的Zfp281欠損マウスの心臓では右室流出路系の形成異常を認めたが、トランスクリプトーム解析では右室流出路形成に必須なマスター因子の発現低下を認め、Zfp281がこの因子の発現制御を司っていることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究室内で所属長を含めた多数の人事異動があり、研究環境の再整備を余儀なくされたため研究にやや遅れが生じている。

今後の研究の推進方策

今までの各種遺伝子改変ES細胞やマウスを用いた実験により、心筋リプログラミング誘導因子Zfp281は心臓中胚葉から心筋前駆細胞に分化する段階で心臓発生に必須である事を明らかにし。また、心筋細胞分化後の恒常性維持にはZfp281は必須ではないことも明らかにした。つまり、Zfp281はやはり心臓や心筋細胞が形成されるときに重要な機能を担っている運命決定因子の一つであることが証明された。
1)今年度はZfp281が中胚葉においてどのような分子機序で心臓発生及び心筋細胞を誘導するかを明らかにする。具体的にはZfp281のChIP解析とRNA-seq解析結果を統合し、Zfp281が中胚葉において転写制御を司る遺伝子群を抽出する。その中から心臓発生に重要と考えられる遺伝子群を選別し、機能欠損等を通じて心臓発生に寄与する新たな遺伝子を探索する。そして、レポーターアッセイを用いて実際にZfp281が直接標的遺伝子の転写を制御する事を確認する。
2)Zfp281は遍在的に発現する遺伝子のため、心臓特異的に作用する相互作用因子の存在が示唆された。我々は共免疫沈降を用いて、Zfp281が相互作用する複数の心臓発生に重要な転写因子群を同定した。本年はこれら相互作用因子とZfp281が1)で同定した下流標的遺伝子の転写を制御するか、各種遺伝子改変細胞やレポーターアッセイを用いて解析する。
以上より心筋リプログラミング因子Zfp281がどのような転写制御で心臓発生、心筋分化に寄与するかを明らかにする。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] MEF2C/p300-mediated epigenetic remodeling promotes the maturation of?induced cardiomyocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Kojima Hidenori、Sadahiro Taketaro、Muraoka Naoto、Yamakawa Hiroyuki、Hashimoto Hisayuki、Ishii Ryota、Gosho Masahiko、Abe Yuto、Yamada Yu、Nakano Koji、Honda Seiichiro、Fujita Ryo、Akiyama Tatsuya、Sunagawa Yoichi、Morimoto Tatsuya、Tsukahara Toshifumi、Hirai Hiroyuki、Fukuda Keiichi、Ieda Masaki
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 18 号: 6 ページ: 1274-1283

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2023.05.001

    • 関連する報告書
      2023 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] Machine learning in cardiology: Clinical application and basic research2023

    • 著者名/発表者名
      Komuro Jin、Kusumoto Dai、Hashimoto Hisayuki、Yuasa Shinsuke
    • 雑誌名

      Journal of Cardiology

      巻: 82 号: 2 ページ: 128-133

    • DOI

      10.1016/j.jjcc.2023.04.020

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of non-bias phenotypic drug screening for cardiomyocyte hypertrophy by image segmentation using deep learning2022

    • 著者名/発表者名
      Komuro Jin、Tokuoka Yuta、Seki Tomohisa、Kusumoto Dai、Hashimoto Hisayuki、Katsuki Toshiomi、Nakamura Takahiro、Akiba Yohei、Kuoka Thukaa、Kimura Mai、Yamada Takahiro、Fukuda Keiichi、Funahashi Akira、Yuasa Shinsuke
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 632 ページ: 181-188

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.09.108

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The complement C3-complement factor D-C3a receptor signalling axis regulates cardiac remodelling in right ventricular failure2022

    • 著者名/発表者名
      Shogo Ito, Hisayuki Hashimoto, Yoshikazu Kishino,Yoshihiro Fukumoto, Keiichi Fukuda, Shinsuke Yuasa, et al.
    • 雑誌名

      Nature Communication

      巻: 13 号: 1 ページ: 5409-5409

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33152-9

    • 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
  • [学会発表] Cardiac Reprogramming Inducer ZNF281 Orchestrates the Cardiac Lineage Network during Heart Development2024

    • 著者名/発表者名
      橋本寿之
    • 学会等名
      第88回日本循環器学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Discovering a Novel Cardiogenic Network through Direct Cardiac Reprogramming2023

    • 著者名/発表者名
      橋本寿之
    • 学会等名
      第7回日本循環器学会 基礎研究フォーラム(BCVR)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cardiac Reprogramming Inducer ZNF281 is Indispensable for Heart Development by Interacting with Key Cardiac Transcriptional Factors2022

    • 著者名/発表者名
      Hisayuki Hashimoto
    • 学会等名
      AHA Basic Cardiovascular Sciences Scientific Session 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi