血液・血管系幹細胞の未分化性維持機構の解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14081204
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 小川 峰太郎 熊本大学, 発生医学研究センター, 教授 (70194454)
• 研究分担者: 坂本 比呂志 熊本大学, 発生医学研究センター, 助手 (00347014)
• キーワード: 血液細胞 / 血管内皮細胞 / 中胚葉 / 心筋細胞 / 胚性幹細胞 / 多能性 / 転写因子 / 試験管内分化

研究概要

1.血液と血管系の起源となる中胚葉細胞の多能性が成立する機構
マウスES細胞の試験管内分化系において、Nkx2.5遺伝子の発現を指標に心筋細胞の分化を特異的に検出する実験系を開発したが、心筋の前駆細胞を同定するには至っていない。一方、ES細胞から分化した中胚葉の中に血管平滑筋細胞と血管内皮細胞、あるいは心筋細胞と血管内皮細胞の二分化能を持つ前駆細胞を見出し、これらが共通の前駆細胞に由来する可能性が示唆された。中胚葉は血液細胞の起源でもあるが、中胚葉の段階で転写因子Tallを発現することが胚型赤血球および成体型血液細胞の発生に必要であることを明らかにした。中胚葉における血液分化能は転写因子Gata-2を発現する細胞に限局しているが、Tallを強制発現させることによりGata-2を発現しない細胞にも血液分化能を賦与できることを見出した。
2.血液幹細胞の個体発生の過程でその多能性が成立する機構
胎生期の血管内皮細胞が血液細胞に分化することを、in vivoにおける細胞移植実験および細胞標識実験で証明した。成体型血液細胞系列の起源について詳細に検討した結果、CD41(+)VE-カドヘリン(+/-)前駆細胞およびCD41(-)VE-カドヘリン(+)血管内皮細胞の2つの起源があり、発生時期と場所により多能性に差があることを明らかにした。血管内皮細胞は一過性に血液分化プログラムを内包すると考えられるが、転写因子c-Mybが血管内皮細胞の血液分化能に対して促進的に機能し得ることをES細胞を用いた誘導的強制発現により見出した。一方血管内皮・血液細胞特異的プロモーターによるc-myb発現はc-myb欠損ES細胞の血液分化能を回復させなかったため、テトラサイクリンによる誘導的発現系をc-myb欠損ES細胞に組み込み、その形質の解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Fraser Stuart: "Embryonic stem cell differentiation as a model to study hematopoietic and endothelial cell development."Methods Mol.Biol.. 185. 71-81 (2002)
• [文献書誌] Fraser Stuart: "Definitive hematopoietic commitment within the embryonic vascular endothelial- cadherin+ population"Exp.Hematol.. 30・9. 1070-1078 (2002)
• [文献書誌] 遠藤充浩: "SCL/tal-1 dependent process determines a competence to select the definitive hematopoietic lineage prior to endothelial differentiation."EMBO J.. 21・24. 6700-6708 (2002)
• [文献書誌] 平位秀世: "Hemogenic and non-hemogenic endothelium can be distinguished by the activity of fetal liver kinase (Flk)-1 promoter/enhancer during mouse embryogenesis."BLOOD. 101・3. 886-893 (2003)
• [文献書誌] 日高京子: "Chamber-specific differentiation of Nkx2.5-positive cardiac precursor cells from murine embryonic stem cells."FASEB J.. 17. 740-742 (2003)
• [文献書誌] 杉山大介: "Erythropoiesis from acetyl LDL incorporating endothelial cells at the pre-liver stage."BLOOD. 101・12. 4733-4738 (2003)
• [文献書誌] Fraser Stuart: "Putative intermediate precursor between hematogenic endothelial cells and blood cells in the developing embryo"Develop.Growth Differ.. 45. 63-75 (2003)
• [文献書誌] Schroeder Timm: "Recombination signal sequence-binding protein Jk alters mesodermal cell fate decisions by suppressing cardiomyogenesis."Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 100・7. 4018-4023 (2003)