組織幹前駆細胞の極性制御と運命決定

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 上皮管腔組織の形成・維持と破綻における極性シグナル制御の分子基盤の確立
• 研究課題/領域番号: 23112003
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大野 茂男 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (10142027)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 癌 / 再生医学 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 発生・分化 / 細胞極性 / プロテインキナーゼ / 細胞接着

研究実績の概要

幹前駆細胞の単離濃縮法、同定法、非対称分裂の検定法がほぼ確立している乳腺組織をモデルとして、幹細胞の自己更新、非対称分裂の検定法を利用し、細胞極性制御因子の役割、運命決定因子の役割を解析した。さらに、両者の相互作用を解析し、乳腺組織幹細胞の自己更新の 分子機構、自己更新における非対称分裂の役割、その分子機構の解析を進めた。
これまでに、管腔前駆細胞におけるaPKCラムダの特別な役割を見いだしてきたが、乳腺組織幹細胞における役割は不明であった。そこで、乳腺組織のプライマリー細胞中にごく微量に存在する、乳腺組織幹細胞、乳腺管腔前駆細胞などを生物学的に区別して定量・評価する手法の解析をすすめ、好感触を得た。具体的には試験管内のいくつかの培養系を検討し、乳腺組織幹細胞、乳腺管腔前駆細胞などを、区別して定量評価する事が可能となってきた。さらに、aPKCラムダのshRNAを発現するレンチウィルスベクター、aPKCの阻害ペプチドなどを用いて、その役割の解析を進めた。そして、aPKCラムダの乳腺前駆細胞における役割と乳腺管腔前駆細胞における役割が大きく異なるとの、予備的な結果を得た。
p53 系、Notch 系、Hippo 系の分子群についても検討を進めるツールの作成を進めた。
一方、上述の試験管内での実験と平行して、マウスレベルでaPKCの役割を評価するために、aPKCラムダのcKOマウスを用いて乳腺組織幹細胞で確実にaPKCラムダ遺伝子をKOデキルマウスラインの樹立を進めた。さらに、aPKCゼータのKOマウスとの掛け合わせを進め、aPKCラムダとゼータを明確に区別する実験系を揃えた。また、p53 系、Notch 系、Hippo 系の分子群についてのKOマウスの準備も進めた。

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

性成熟後の乳腺組織前駆細胞に加えて、乳腺組織幹細胞の維持機構に関して、初代培養細胞に試験管内で遺伝子操作を施す新たな解析系を確立し、極めて興味深い予備的な結果を得た。
平行して、生体レベルでの検証に向けて、組織幹細胞で遺伝子操作を確実に行う為の系を整えた。全体を通じて、本研究は概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

性成熟後の乳腺組織前駆細胞及び幹細胞の維持機構に関して、試験管内での培養系を用いて、極めて興味深い結果が得られてきたので、その検証を様々な角度から進める。さらに、生体マウスを用いる系の準備が整ったので、vivoでの検証も平行して進める。　さらに、aPKC-PAR系の上流及び制御因子、下流因子などの同定も進んだので、これらとの関係を調べる準備も進める。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of aPKClambda in differentiated neurons disrupts the polarity complex but does not induce obvious neuronal loss or disorientation in mouse brains. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka T, Tosaki A, Kurosawa M, Akimoto K, Hirose T, Ohno S, Hattori N, Nukina N
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e84036
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0084036
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The phosphorylation of HIV-1 Gag by atypical protein kinase C facilitates viral infectivity by promoting Vpr incorporation into virions. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kudoh A, Takahama S, Sawasaki T, Ode H, Yokoyama M, Okayama A, Ishikawa A, Miyakawa K, Matsunaga S, Kimura H, Sugiura W, Sato H, Hirano H, Ohno S, Yamamoto N, Ryo A
  • 雑誌名: Retrovirology 巻: 11 ページ: 9
  • DOI: 10.1186/1742-4690-11-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Polarity-dependent distribution of angiomotin localizes Hippo signaling in preimplantation embryos. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirate Y, Hirahara S, Inoue K, Suzuki A, Alarcon V. B, Akimoto K, Hirai T, Hara T, Adachi M, Chida K, Ohno S, Marikawa Y, Nakao K, Shimono A, Sasaki H
  • 雑誌名: Curr Biol 巻: 23 ページ: 1181-94
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.05.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] aPKClambda/iota is a beneficial prognostic marker for pancreatic neoplasms. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kato S, Akimoto K, Nagashima Y, Ishiguro H, Kubota K, Kobayashi N, Hosono K, Watanabe S, Sekino Y, Sato T, Sasaki K, Nakaigawa N, Kubota Y, Inayama Y, Endo I, Ohno S, Maeda S, Nakajima A
  • 雑誌名: Pancreatology 巻: 13 ページ: 360-8
  • DOI: 10.1016/j.pan.2013.05.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conditionally replicative adenoviral vectors for imaging the effect of chemotherapy on pancreatic cancer cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kimura J, Ono H. A, Kosaka T, Nagashima Y, Hirai S, Ohno S, Aoki K, Julia D, Yamamoto M, Kunisaki C, Endo I
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 104 ページ: 1083-90
  • DOI: 10.1111/cas.12196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of SMG-8, a subunit of SMG-1 kinase, ameliorates nonsense-mediated mRNA decay-exacerbated mutant phenotypes without cytotoxicity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Usuki F, Yamashita A, Shiraishi T, Shiga A, Onodera O, Higuchi I, Ohno S
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 110 ページ: 15037-42
  • DOI: 10.1073/pnas.1300654110
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The novel PAR-1-binding protein MTCL1 has crucial roles in organizing microtubules in polarizing epithelial cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Akitsu M, Amano Y, Yamashita K, Ide M, Shimada K, Yamashita A, Hirano H, Arakawa N, Maki T, Hayashi I, Ohno S, Suzuki A
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 126 ページ: 4671-83
  • DOI: 10.1242/jcs.127845
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] p50 stabilizes the cell surface E-cadherin and regulates development and maturation of tight Junctions through the PAR complex. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujikawa Y, Harita Y, Hirose T, Yamashita A, Sasaki K, Hirano H, Ohno S
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] MTCL1 plays an essential role in polarized clustering of the Golgi complex through its microtubule crosslinking and stabilizing activity. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Hayashi K, Amano Y, Takahashi M, Yonemura S, Hayashi I, Ohno S, Suzuki A
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] The molecular mechanism by which Lgl, the aPKC-interacting protein, suppress cell proliferation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita K, Ide M, Furukawa K, Suzuki A, Hirano H, Ohno S
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Formation of mRNA surveillance complex during aberrant termination recognition. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashtia A, Uchiyama A, Kataoka N, Kurosawa H, Nakamura Y, Ohno S
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] An efficient affinity purification method for interaction proteomics in mammalian cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Kurosawa H, Hirano H, Ohno S
  • 学会等名: HUPO 12th Annual World Congress
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] aPKC suppresses the growth of mammary luminal progenitors through a novel mechanism involving ErbB2. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohno S
  • 学会等名: 新学術領域研究「上皮管腔組織形成」第一回国際シンポジウム the first International Meeting for Epithelial tubulology
  • 発表場所: 北海道大学 学術交流会館(北海道札幌市)
  • 年月日: 2013-06-22
• [学会発表] 新規微小統合タンパク質MARKAP(PAR-1/MARK Associated protein)による、Golgi体のリボン構造形式の制御機構の解析. (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤由典, 林健二, 天野芳子, 高橋美樹子, 米村重信, 林郁子, 大野茂男, 鈴木厚
  • 学会等名: 第65回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: ウインクあいち(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2013-06-19 – 2013-06-21
• [備考] 大野研究室 分子細胞生物学 Cell Signaling
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~ohnos/Japanease/indexJ.html
• [産業財産権] 子宮頸がんの予防を目的とした前がん病変の増悪および軽快を予見する検査方法 (2014)
  • 発明者名: 大野 茂男、水島 大一、宮城 悦子、佐藤 美紀子、平原 史樹、他
  • 権利者名: 大野 茂男、水島 大一、宮城 悦子、佐藤 美紀子、平原 史樹、他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-019201
  • 出願年月日: 2014-02-04