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哺乳動物の中枢神経系を構成するニューロン及びグリアの多様な細胞系列は、いずれも共通の神経幹細胞より発生する。しかしながら、この多能性幹細胞に関する知見は未だ限られたものに留まっている。我々は最近ラット胎児脳より多能性神経幹細胞を単離・培養する技術を確立し、これを用いてニューロン及びグリアが発生、分化する過程を試験管内で再構成することに成功している。本研究ではこの培養法を用いて、多能性幹細胞の増殖と分化の分子機構を解析した。まず、分化制御分子の候補として転写制御因子であるMash-1およびProx-1遺伝子に着目し、その発現動態および機能を解析した。特異抗体を用いた免疫組織染色により、Mash-1及びProx-1遺伝子産物が脳の発生過程で-過的に出現する2次前駆細胞で発現することを見出した。さらに幹細胞の初代培養系を用いて、両遺伝子は幹細胞が未分化な状態で自己複製を繰り返している場合には発現せず、分化へとコミットする最も初期の過程で-過的に誘導されることを明らかにした。また、神経幹細胞由来の不死化細胞株MNS-70を用いて、Mash-1の発現が幹細胞の分化の初期過程を促進する活性を持ち、Prox-1の発現および幹細胞のマーカー抗原であるnestinの消失を誘導する転写制御因子であることを明らかにした。本研究によって、中枢神経系においては多能性幹細胞からの分化過程に他階段のスッテプが存在し、このうちMash-1遺伝子は神経幹細胞が自己複製と分化へのコミットメントという初期発生の重要な2つの運命を選択する過程を制御することが明らかになった。
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