ジーンクラスタリング解析による神経幹細胞分化機構の解明

• 研究領域: 神経細胞の多様性と大脳新皮質の構築
• 研究課題/領域番号: 23123516
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 岡田 誠司 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30448435)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: 神経幹細胞 / トランスクリプトーム / 分化関連遺伝子群 / 次世代シークエンサー

研究実績の概要

近年、様々な中枢神経疾患に対して神経幹細胞移植の有効性が報告されているが、そのメカニズムの詳細は依然不明な点が多い。特に、移植後の神経幹細胞の分子プロファイルを解析する方法が無いため、移植環境に応じてどの程度幹細胞の性質や分化が変化するのかは全く解析されていない。そこで我々は、移植細胞を選択的にセルソーターで回収しギガシークエンサーによるトランスクリプトーム解析法を確立し、発現遺伝子のプロファイル解析を行なう系を確立した。神経幹細胞 をin vitroで7日間分化させた場合、分化前後のトランスクリプトーム解析では共通発現遺伝子の50%以上は少なくとも2倍以上発現量が変化しており、数百から数千の遺伝子がクラスターを形成して同調的に機能していると考えられ、個別の因子を解析するのみでは分化機構の全容を解明することは困難であると予測された。特に、損傷脊髄に移植して7日後に回収した神経幹細胞のトランスクリプトーム解析を行なった結果は、全体的な転写抑制、細胞外刺激に対する反応性、神経分化が著明に抑制されており、in situでの細胞機能解析と共に、移植医療確立のためには神経幹細胞分化機構のより詳細な解明が重要であると考えられた 。また、移植環境が神経幹細胞分化に与える影響を解析するため、損傷急性期、損傷亜急性期、損傷慢性期に上記神経幹細胞を移植回収しトランスクリプトーム解析を行った結果、慢性期移植に於ける神経幹細胞が最も転写活性が高く、特にニューロンへの分化および神経栄養因子の分泌は他の移植タイミングや正常脊髄へ移植した場合よりも優位であった。しかし、急性期移植や亜急性期移植と異なり、慢性期移植では運動機能改善効果は殆ど確認されなかった。以上の結果は、慢性期脊髄損傷治療に対しては、移植細胞のmodificationよりは、生着環境のmodulationが重要であることを示唆している 。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ly6C+ Ly6G- Myeloid-derived suppressor cells play a critical role in the resolution of acute inflammation and the subsequent tissue repair process after spinal cord injury. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saiwai H, Kumamaru H, Ohkawa Y, Kubota K, Kobayakawa K, Yamada H, Yokomizo T, Iwamoto Y, Okada S.
  • 雑誌名: J Neurochem. 巻: 125 号: 1 ページ: 74-88
  • DOI: 10.1111/jnc.12135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hematoma of the ligamentum flavum in the thoracic spine: report of two cases and possible role of the transforming growth factor beta-vascular endothelial growth factor signaling axis in its pathogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Fujiwara T, Imamura R, Okada Y, Harimaya K, Doi T, Kawaguchi K, Okada S, Yamada Y, Oda Y, Iwamoto Y
  • 雑誌名: J Orthop Sci 巻: 18 号: 2 ページ: 347-54
  • DOI: 10.1007/s00776-011-0150-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct isolation and RNA-Seq reveal environment-dependent properties of engrafted neural stem/progenitor cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Kumamaru H, Ohkawa Y, Saiwai H, Yamada H, Kubota K, Kobayakawa K, Akashi K, Okano H, Iwamoto Y, Okada S
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 3 号: 1 ページ: 1140-1140
  • DOI: 10.1038/ncomms2132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liposomal clodronate selectively eliminates microglia from primary astrocyte cultures (2012)
  • 著者名/発表者名: Kumamaru H, Saiwai H, Kobayakawa K, Kubota K, Rooijen NV, Inoue K, Iwamoto Y, Okada S
  • 雑誌名: Journal of Neuroinflammation 巻: 9 号: 1 ページ: 116-116
  • DOI: 10.1186/1742-2094-9-116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neurological recovery in impaired by concurrent, but not by asymptomatic pre-existing spinal cord compression after traumatic spinal cord injury (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuboka K, Saiwai H, Kumamaru H, Kobayakawa K, Maeda T, Matsumoto Y, Harimaya K, Iwamoto Y, Okada S
  • 雑誌名: Spine 巻: 37 号: 17 ページ: 1448-55
  • DOI: 10.1097/brs.0b013e31824ffda5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Myeloperoxidase exacerbates secondary injury by generating highly reactive oxygen species and mediating neutrophils recruitment in experimental spinal cord injury (2012)
  • 著者名/発表者名: Kubota K, Sawai H, kumamaru H, Maeda T, Ohkawa Y, Aratani Y, Nagano T, Urano Y, Iwamoto Y, Okada S
  • 雑誌名: Spine 巻: 37 号: 16 ページ: 1363-9
  • DOI: 10.1097/brs.0b013e31824b9e77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow cytometric sorting of neuronal and glial nuclei from central nervous system tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: Okada S, Saiwai H, Kumamaru H, Kubota K, Harada A, Yamaguchi M, Iwamoto Y, Ohkawa Y
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 巻: 226 号: 2 ページ: 552-558
  • DOI: 10.1002/jcp.22365
  • 査読あり
• [雑誌論文] The classification of mRNA expression levels by the phosphorylation state of RNAPII CTD based on geneome-wide approach (2011)
  • 著者名/発表者名: Odawara J, Harada A, Yoshimi T, Maehara K, Tachbana T, Okada S, Akashi K, Ohkawa Y
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 12 号: 1 ページ: 516-516
  • DOI: 10.1186/1471-2164-12-516
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beneficial compaction of spinal cord lesion by migrating astrocytes through Glycogen Synthase Kinase-3 inhibition (2011)
  • 著者名/発表者名: Renault-Mihara F, Katoh H, Ikegami T, Iwanami A, Mukaino M, Tada H, Yasuda A, Nori S, Shibata S, Saito K, Matsushita M, Kaibuchi K, Okada S, Toyama Y, Nakamura M, and Okano H
  • 雑誌名: EMBO Mol Med 巻: 3 号: 11 ページ: 682-96
  • DOI: 10.1002/emmm.201100179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of a rat monoclonal antibody specific for HSP72 (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka K, Shiota M, Okada S, Harada A, Odawara J, Mun S, Iwao H, Ohkawa Y
  • 雑誌名: Hybridoma 巻: 30 号: 4 ページ: 397-400
  • DOI: 10.1089/hyb.2011.0015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macrophage Infiltration Predicts a Poor Prognosis for the Human Ewing Sarcoma (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara T, Fukushi JI, Yamamoto S, Matsumoto Y, Setsu N, Oda Y, Yamada H, Okada S, Watari K, Ono M, Kuwano M, Kamura S, Iida K, Okada Y, Koga M, Iwamoto Y
  • 雑誌名: American Journal of Pathology 巻: 179 号: 3 ページ: 1157-70
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.05.034
  • NAID: 120005107981
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脊髄損傷後のアストロサイトの動態と役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司, 他
  • 雑誌名: Bone Joint Nerve 巻: 2 ページ: 425-432
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非骨傷性頸髄損傷の治療-保存療法vs手術療法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司, 他
  • 雑誌名: Bone Joint Nerve 巻: 2 ページ: 515-520
  • 査読あり
• [雑誌論文] 基礎研究による脊髄損傷の病態解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司, 他
  • 雑誌名: 整形外科 巻: 62 ページ: 669-677
  • 査読あり
• [学会発表] 脊髄再生―細胞移植研究の現状 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第124回西日本整形・災害外科学会
  • 発表場所: 別府
  • 年月日: 2012-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 脊髄損傷後の自己修復メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] 脊髄損傷研究に於けるMDSC(myeloid-derived suppressor cell)の生理的修復作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第27回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] 損傷脊髄部での移植神経幹細胞のin situ analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第46回日本脊髄障害医学会
  • 発表場所: 大阪(シンポジウム)
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] 脊髄圧迫病変が脊髄損傷の予後に与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第46回日本脊髄障害医学会
  • 発表場所: 大阪(シンポジウム)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] Delivery of Ly6C(+) MDSCs promote functional recovery after spinal cord injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Saiwai H
  • 学会等名: The 41^<th> Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] Age-related differences in cellular and molecular profiles of inflammatory responses after spinal cord injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Kumamaru H
  • 学会等名: The 41^<th> Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] 脊髄損傷研究に於ける網羅的遺伝子解析の応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 前橋(シンポジウム)
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 細胞移植による脊髄再生研究の現状と課題 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第30回日本運動器移植・再生医学研究会
  • 発表場所: 福岡(特別講演)
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] 脊髄損傷は治るのか?-研究の現状と展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第5回九州山口労災病院薬剤部会研修会
  • 発表場所: 飯塚(特別講演)
  • 年月日: 2011-06-25
• [学会発表] 脊髄再生研究の臨床応用における課題とその最先端 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田誠司
  • 学会等名: 第84回日本整形外科学術集会
  • 発表場所: 横浜(シンポジウム)
  • 年月日: 2011-05-23