Oct-3/4とCdx-2による栄養外胚葉分化制御機構の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14034269
• 研究機関: 特殊法人理化学研究所
• 研究代表者: 丹羽 仁史 理化学研究所, 多能性幹細胞研究チーム, チームリーダー (80253730)
• キーワード: ES細胞 / 栄養外胚葉 / TS細胞 / Cdx-2

研究概要

我々は、未分化ES細胞からの栄養外胚葉およびtrophoblaststem (TS)細胞分化における転写因子Cdx-2の機能を解析するために、テトラサイクリンでOct-3/4の発現を制御可能なZHBTc4 ES細胞において、内在性Cdx-2遺伝子を、2回の相同遺伝子組み換えによって破壊した。この結果得られたCdx-2-null ES細胞は、親株のZHBTc4細胞と同様に、テトラサイクリン投与によって栄養外胚葉に分化し、FGF-4存在下にフイーダー細胞上でTS細胞に分化した。しかし、このCdx-2-null TS細胞は安定に自己複製できず、速やかに全て最終分化してしまった。そこで、これがCdx-2の発現に依存した現象であることを確認するために、このCdx-2-null ES細胞に、Tamoxifenで活性を調節できるCdx-2(Cdx-2ER)を導入し、これを安定に発現するES細胞株CNCRを樹立した。CNCR ES細胞は、Tamoxifen非存在下にテトラサイクリンを投与した場合では、TS細胞化したあと自己複製できなかったが、Tamoxifen存在下では、安定に自己複製出来るようになった。さらに、この条件でTamoxifenを除去すると、これらのTS細胞は速やかに分化してしまった。一方、このCNCR ES細胞にテトラサイクリン非存在下にTamoxifenを投与すると栄養外胚葉に分化し、さらにFGF-4/フィーダー細胞が存在するとTS細胞にも分化した。これらの結果は、Cdx-2の機能が、栄養外胚葉やTS細胞への分化に十分ではあるが必要ではないこと、しかし、その機能はTS細胞の自己複製には必須であることを示す。我々はさらに、Cdx-2非存在下にあって栄養外胚葉分化を制御する転写因子の候補としてTbr-2/Eomesodeminを同定し、現在その機能解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Tateishi, S., et al.: "Enhanced genomic instability and defective postreplication repair in RAD18-knockout mouse embryonic stem cells."Mol Cell Biol. 23・2. 474-481 (2003)
• [文献書誌] Niwa, H., et al.: "Phenotypic complementation establishes requirerments for specific POU domain and generic transactivation function of OCT-3/4 in embryonic stem cells"Mol Cell Biol. 22・5. 1526-1536 (2002)
• [文献書誌] Takashima, S., et al.: "Targeting of both mouse neuropilin-1 and neuropilin-2 genes severely impairs developmental yolk sac and embryonic angiogenesis"Proc Natl Acad Sci USA. 99・6. 3657-3662 (2002)
• [文献書誌] Fujikura, F., et al.: "Differentiation of embryonic stem cells is induced by GATA factors"Genes & Dev. 16・7. 784-789 (2002)
• [文献書誌] Tomioka, M., et al.: "Identification of Sox-2 reguratory region which is under the control of Oct3/4-Sox-2 complex"Nucleic Acids Res. 30・14. 3202-3213 (2002)
• [文献書誌] Tanaka, T.T., et al.: "Gene expression profiling of embryo-derived stem cells reveals candidate genes associated with pluripotency and lineage specificity"Genome Res. 12・12. 1921-1928 (2002)
• [文献書誌] 丹羽仁史: "医学のあゆみ"誘導的発現システム開発の現状. 5 (2002)