ヒト胚性幹細胞(ES細胞)における自己複製・分化機構の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13480204
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 横田 崇 金沢大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (50134622)
• 研究分担者: 西中村 隆一 東京大学, 医科学研究所, 客員助教授 (70291309) ; 小出 寛 金沢大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (70260536)
• キーワード: ES細胞 / LIF / STAT3 / 胚性幹細胞 / 未分化性維持 / Oct-3 / 4 / 自己複製 / 分化

研究概要

マウスES細胞はLIF存在下で自己複製する。その自己複製には、STAT3の活性化及びOct-3/4の発現が必須である。本研究ではES細胞の自己複製の分子機構を解明する目的で、DNAチップ解析、フィルターハイブリダイゼーション法により候補遺伝子としてZfp57(Znフィンガータンパク質)およびEed (embryonic ectoderm development,ポリコームタンパク質)を同定した。Zfp57はOct3/4と結合し、Oct3/4の標的遺伝子であるRex-1の発現を協同的に促進することが明らかとなった。一方、EedはHDAC(ヒストン脱アセチル化酵素)と複合体を形成し、標的遺伝子の転写抑制に関与する可能性が考えられる。そこでHDACの阻害剤を添加すると、LIF存在下でもES細胞は分化が誘導された。したがって、HDACによる分化誘導因子の発現抑制にEedが関与している可能性が示唆された。さらに、EedがRex-1とも結合することを見いだした。以上の結果から、Oct3/4とSTAT3の標的分子であるZfp57によって誘導されたRex-1がSTAT3標的分子EedやHDACと結合して、ES細胞の分化誘導因子の発現を抑制することによって、ES細胞の未分化状態が維持されている可能性が考えられた。
さらに、WntシグナルがサルおよびマウスES細胞の未分化性維持に関与することを示した。WntシグナルはサルES細胞にはLIFと独立に働き、また、マウスES細胞にはLIFと協同的に働き、未分化マーカーであるSSEA-4、アルカリフォスファターゼの発現を維持した。
ヒトES細胞は1998年にウィスコンシン大学のThomsonらにより樹立されている。しかし、マウスと異なりヒトおよびサルES細胞はLIFに反応しない、一個の細胞からシングルクローンとして増殖できないなど欠点を抱えている。そこで、細胞外からのシグナルではなく、STAT3という細胞内シグナル伝達分子を直接活性化してヒトES細胞を自己複製させることが考えれる。ヒトES細胞にSTAT3ERを遺伝子導入する計画は金沢大学の倫理委員会に実験計画書を申請し、国の機関であるヒトクローン・生殖委員会での指針にもとずく承認を待っている段階である。

研究成果

• [文献書誌] Oka, M., Yokata, T., et al.: "CD9 is associated with leukemia inhibitory factor-mediated maintenance of embryonic stem cells"Mol.Biol.Cell.. 13・4. 1274-1281 (2002)
• [文献書誌] Tanaka, T., Yokota, T., et al.: "Gene expression profiling of embryonic stem cells reveals candidate genes associated with pluripotency and lineage specificity"Genome Research. 12・12. 1921-1928 (2002)
• [文献書誌] Matsui, T., Yokota, T., et al.: "STAT3 down-regulates the expression of cyclin D during liver development"J.Biol.Chem.. 277・39. 36167-36173 (2002)
• [文献書誌] Senga, T., Yokota, T., et al.: "STAT3-dependent induction of BATF in M1 cells"Oncogene. 21・53. 8186-8191 (2002)
• [文献書誌] Sata, A., Nishinakamura, R., Yokota, T., et al.: "Zinc-finger protein Sall2 is not essential for embryonic and kidney development"Mol.Cell.Biol.. 23・1. 62-69 (2003)
• [文献書誌] Senga, T., Yokota, T., et al.: "LSSIG is a novel murine leukocyte specific GPCR that is induced by the activation of STAT3"Blood. 101・3. 1185-1187 (2003)