生殖系列分化と初期胚発生過程におけるプロテアーゼ活性の機能解析

• 研究領域: 生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク
• 研究課題/領域番号: 23013009
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 服部 浩一 東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (10360116)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円); 2012年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2011年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: プラスミノーゲン / マトリクスメタロプロテイナーゼ / テストステロン / Kit-ligand / LH / 貧血 / 精巣 / 妊娠率 / 出産率 / 精細胞 / 細胞外ドメイン分泌 / ホルモン / 不妊

研究概要

本研究では、各種生殖細胞系列の分化成熟過程におけるマトリックスメタロプロテナーゼ(MMP)、血液線維素溶解系(線溶系)に代表されるセリンプロテアーゼ等の各種プロテアーゼ活性の意義及び重要性を理解し、生殖細胞動態制御機構の解明を主目的としている。代表者らは、各種MMP及び線溶系因子プラスミノーゲン(Plg)の遺伝子欠損マウスで、有意な妊娠、出産率の低下を認め、特に後者群について、精巣中の精子数に有意な減少、さらに精巣重量の低下を見出した。代表者らは、この原因として、今年度迄の研究を通じ、Plgの遺伝子欠損マウスでは、テストステロン及び下垂体ホルモン(LH)の分泌に障害があることを見出した。また、Plg遺伝子欠損雄性マウスでは、こうしたステロイドホルモンの分泌障害に基づくと考えられる貧血を呈していること、テストステロン分泌の主体と考えられる精巣中のライディッヒ細胞が有意に減少していることも明らかとなった。加えて各種MMP及びPlgの遺伝子欠損マウスでは、生理学的ストレス刺激時の雄性生殖細胞の分化増殖因子Kit-ligandの細胞外ドメイン分泌に有意な障害のあることが判明しており、これらの各種プロテアーゼ活性が、生体内の生殖細胞系列の分化調節に様々な角度から関与していることが確かめられた。また代表者らは今年度の研究で、各種プロテアーゼ遺伝子欠損マウスについて停留精巣モデルを作製し、精巣重量を経時的に測定したところ、これらの野生型と比較して有意な重量減少と、これに応じた精巣の組織傷害が進むことが判明した。またこの時、遺伝子欠損マウスでは、血中のKit-ligand濃度の上昇が抑制されていること、さらに野生型において、Plgアクチベータの投与が精巣重量の減少を有意に阻害したこと等から、各種プロテアーゼ活性は雄性生殖細胞の分化増殖に寄与し、その再生にも関与していることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

血液凝固・線維素溶解系やMMPに代表されるプロテアーゼ活性と生殖細胞系列の分化増殖機構、またこれを介したマウス妊娠率、出産率との関連性を見出しただけでなく、男性不妊の原因における各種プロテアーゼ活性の意義のみならず、治療応用の可能性についてある程度の考察はなしえたことから。細胞リプログラミング機構との関連性についてが、今後の課題となる。

今後の研究の推進方策

1.今年度迄使用した遺伝子欠損マウス及びその野生型に対するプロテアーゼ活性化因子あるいは阻害剤の投与と遺伝子ターゲティングベクターの挿入による生殖細胞系列の動態における各種プロテアーゼの機能解明を行う。
2.さらに生殖細胞系列動態とこれによって誘導される細胞リプログラミングにおける各種プロテアーゼ活性の重要性をDNAメチル化解析及びiPS細胞作製技術により、個体、細胞、分子レベルで理解し、そのエピジェネティクスによる生殖細胞系列のゲノム機能調節機構を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] MT1-MMP plays a critical role in henatopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida, Kaori Kusubata, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Aki Sato, Makiko Ohki-Koizumi, Yohei Morita, Makoto Nagano, Takeharu Sakamoto, Naohiko Koshikawa, Takahiro Kuchimaru, Shinae Kizaka-Kondoh, Motoharu Seiki, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, and Koichi Hattori.
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 号: 23 ページ: 5404-5416
  • DOI: 10.1182/blood-2011-11-390849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of PAI-1 induces neutrophil-driven neoangiogenesis and promotes tissue regeneration via production of angiocrine factors in mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Tashiro, Chiemi Nishida, Kaori Sato-Kusubata, Makiko Ohki-Koizumi, Makoto Ishihara, Aki Sato, Ismael Gritli, Hiromitsu Komiyama, Yayoi Sato, Takashi Dan, Toshio Miyata, Ko Okumura, Yuichi Tomiki, Kazuhiro Sakamoto, Hiromitsu Nakauchi, Beate Heissig, and Koichi Hattori.
  • 雑誌名: Blood 巻: 119 号: 26 ページ: 6382-6393
  • DOI: 10.1182/blood-2011-12-399659
  • 査読あり
• [雑誌論文] 骨髄における巨核球系細胞の成熟分化機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 医薬ジャーナル 巻: 23 ページ: 21-28
• [雑誌論文] 造血系細胞による血管新生制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 血管新生研究の最先端 巻: 1 ページ: 56-69
• [雑誌論文] がん微小環境形成に関与する骨髄由来細胞と治療戦略 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 細胞 巻: 44 ページ: 9-13
• [雑誌論文] 血液線維素溶解系因子による造血系細胞の動態制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 臨床血液 巻: 153 ページ: 680-685
  • NAID: 10030990280
• [雑誌論文] New functions of the fibrinolytic system in bone marrow cell-derived angiogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Beate Heissig, Makiko Ohki-Koizumi, Yoshihiko Tashiro, Ismael Gritli, Kaori Sato-Kusubata and Koichi Hattori
  • 雑誌名: International Journal of Hematology 巻: 95 号: 2 ページ: 131-137
  • DOI: 10.1007/s12185-012-1016-y
  • NAID: 10030267151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasminogen deficiency attenuates postnatal erythropoiesis in male C57BL/6 mice through decreased activity of the LH-testosterone axis (2012)
  • 著者名/発表者名: Okaji Y, Tashiro Y, Gritli I, Nishida C, Sato A, Ueno Y, Del Canto Gonzalez S, Ohki-Koizumi M, Akiyama H, Nakauchi H
  • 雑誌名: Experimental hematology 巻: 40 号: 2 ページ: 143-154
  • DOI: 10.1016/j.exphem.2011.10.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasmin inhibitor reduces lymphoid tumor growth by suppressing matrixmetallproteinase-9 dependent CD11b+/F4/80+ myeloid cell recruitment (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishihara M, Heissig B, Nishida C, Rosenkvist J, Tashiro Y, Ohki M, Wanaka K, Tsuda Y, Okada Y, Nakauchi H, Hattori K
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 26 号: 2 ページ: 332-339
  • DOI: 10.1038/leu.2011.203
  • 査読あり
• [雑誌論文] 造血幹細胞動態と血管新生制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 診断と治療社 巻: (血管再生治療) ページ: 38-45
• [雑誌論文] Tumor necrosis factor receptor-associated factor (Traf)2 controls homeostasis of the colon to prevent spontaneous development of murine inflammatory bowel disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Jiang-Hu Piao
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 286 号: 20 ページ: 17879-17888
  • DOI: 10.1074/jbc.p111.221853
  • 査読あり
• [雑誌論文] 線溶系を起点とした造血制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 医薬ジャーナル社 巻: 21 ページ: 57-64
• [雑誌論文] 凝固・線溶系活性調整による血管新生制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: メディカルレビュー社 巻: 12 ページ: 65-70
• [雑誌論文] 血液線維素溶解系因子による骨髄細胞の動態制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 雑誌名: 中外医学社 巻: Annual Review2011 ページ: 187-195
• [学会発表] 造血微小環境におけるMT1-MMPと造血因子の発現調節 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田知恵美
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Recruitment of Hematopoietic Progenitor and Stem Cells is Regulated by the Angiogenic Factor Epidermal Growth Factor- like Domain 7 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ismael Gritli
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in hematopoiesis by regulating HIF-mediated chemo-/cytokine gene transcription within niche cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida
  • 学会等名: 第54回アメリカ血液学会
  • 発表場所: Atlanta USA
  • 年月日: 2012-12-09
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in hematopoiesis by regulating HIF-mediated cytokine gene transcription (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida
  • 学会等名: 第74回日本血液学会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] Aplasmin inhibitor prevents cytokine mediated inflammatory disease (2012)
  • 著者名/発表者名: Aki Sato
  • 学会等名: 第74回日本血液学会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] MT1-MMP REGULATES HEMATOPOIESIS THROUGH HIF-MED IATED CHEMO-/CYTOKINE RELEASE FROM THE BONE MARR OW NICHE (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida
  • 学会等名: 第12回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] Expansion of mesenchymal stem cells within the murine bone marrow niche requires activation of the fibrinolytic pathway (2012)
  • 著者名/発表者名: 楠畑かおり
  • 学会等名: 第12回東京大学生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] MT1-MMP REGULATES HEMATOPOIESIS THROUGH HIF-MEDIA TED CHEMO-/CYTOKINE RELEASE FROM THE BONE MARRO W NICHE, (2012)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida
  • 学会等名: 第10回国際幹細胞学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-06-16
• [学会発表] F-2214-Expansion of Mesenchymal Stem Cells Wishin The Murine Bone Marrow Niche Rwquires Activation of The Fibrinolytic Pathway (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato-KusubataKaori
  • 学会等名: 第10回国際幹細胞学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-06-16
• [学会発表] 生体内造血機構におけるMT1-MMPの機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西田知恵美
  • 学会等名: 第11回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-06-14
• [学会発表] プロテアーゼ活性を起点とした造血・組織再生機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 学会等名: Small Meeting on Hematology
  • 発表場所: 伊勢原市(招待講演)
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] MT1-MMP Regulates Hematopoiesis Through HIF-Mediated Chemo-/Cytokine Release From the Bone Marrow Niche (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida
  • 学会等名: 53回アメリカ血液学会
  • 発表場所: San Diego Convention Center USA
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] A plasmin Inhibitor Prevents Lethal Acute Graft-Versus-Host Disease in Mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Aki Sato
  • 学会等名: 53回アメリカ血液学会
  • 発表場所: San Diego Convention Center USA
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] 生体内組織再生における線維素溶解系因子PAI-1の機能解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田代良彦
  • 学会等名: 第73回日本血液学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • 年月日: 2011-10-16
• [学会発表] 血液線維素溶解系因子による造血系細胞の動態制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 学会等名: 第73回日本血液学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、名古屋市(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] MT1-MMP plays a critical role in the modulation of hematopoiesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Chiemi Nishida
  • 学会等名: 第73回日本血液学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] Aplasmin inhibitor prevents lethal acute graft-versus-host disease in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Aki Sato
  • 学会等名: 第73回日本血液学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] リンパ腫に対する骨髄由来細胞動員及びマトリックスメタロプロテイナーゼ活性制御を伴うプラスミン阻害剤の有効性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 学会等名: 第70回日本癌学会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • 年月日: 2011-10-03
• [学会発表] 血液線維素溶解系と臓器・組織再生・最近の知見 (2011)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一
  • 学会等名: 第4回臓器保護と治療研究会
  • 発表場所: 艮陵会館、仙台市(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] Epidermal growth factor-like domain 7,a vascular niche factor, regulates myelopoiesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Ismael Gritli
  • 学会等名: 血液血管オルビス
  • 発表場所: 東京ドームホテル、東京
  • 年月日: 2011-08-20
• [備考]
  • URL: http://stemcell-u-tokyo.org/sc-re/
• [備考]
  • URL: http://stemcell-u-tokyo.org/sc-re/