ES細胞を用いた哺乳動物における網羅的発生関連遺伝子機能解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15011226
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 山下 潤 京都大学, 再生医科学研究所, 助教授 (50335288)
• キーワード: ES細胞 / 血管発生 / 心筋分化 / DNAチップ / RNA干渉 / Flk1

研究概要

【背景・目的】本研究は、申請者らの開発したES細胞in vitro分化系を用いて哺乳動物の発生および細胞分化途上における遺伝子発現と機能の網羅的解析を行える新しい実験系を構築し、哺乳動物の発生や細胞分化メカニズムを解明することを目的とする。実際には、1)血管内皮細胞分化に関与する機能遺伝子の網羅的同定、2)心臓発生や中胚葉誘導などにターゲットを広げた遺伝子メカニズムの網羅的解析、を行い、哺乳動物の発生研究に関する新しい方法論の確立を目指す。
【方法・結果】Flk1陽性細胞とFlk1陽性細胞から分化誘導1-3日後の内皮細胞からRNAを抽出し、DNAチップを用いた解析により、マウス約36,000個の遺伝子の中から、約200個の内皮細胞分化特異的発現を示す候補環伝子群を同定した。また、RNAi(RNA干渉)を用いた新しい遺伝子機能解析システムの構築と、新たな内皮細胞分化誘導法および動静脈内皮特異的分化誘導法の開発を行った。テトラサイクリン誘導性siRNA(short interfering RNA)発現ベクターをES細胞に導入し、細胞分化途上の任意のタイミングにおいて、遺伝子発現を抑制できるシステムの構築を行い、内皮細胞マーカーであるVE-カドヘリンに対するsiRNAの発現により、内皮細胞分化が抑制できることを明らかにした(未発表)。同システムによる内皮分化機能遺伝子の探索を行っている。また、新たに高効率に内皮細胞を分化誘導する方法および動静脈内皮細胞分化条件を発見し(投稿準備中)、特許申請を行った。現在、動静脈内皮細胞の純化と分化機構の解析を行っている。さらに心筋細胞を分化誘導する新手法を見出し、心筋を含めた心血管系の分化機構の解析を行っている。
【結語】ES細胞を用いた構成的細胞分化誘導と遺伝子の網羅的探索および機能解析を組み合わせ、新たな哺乳動物細胞分化研究法を開発した。

研究成果

• [文献書誌] Fraser ST, Yamashita J, (他5名): "In vitro differentiation of mouse embryonic stem cells : Hematopoietic and vascular cell types."Method.Enzymol.. 365. 59-72 (2003)
• [文献書誌] Watabe T, Nishihara A, Mishima K, Yamashita J, (他4名): "TGF-beta receptor kinase inhibitor enhances growth and integrity of embryonic stem cell-derived endothelial cells."J.Cell.Biol.. 163. 1303-1311 (2003)
• [文献書誌] Fujita M, Nakao Y, Natsunaga S, Seiki M, Itoh Y, Yamashita J, (他2名): "Ageladine A : an anti-angiogenic matrixmetalloproteinase inhibitor from the marine sponge Agelas nakamurai."J.Am.Chem.Soc.. 125. 15700-15701 (2003)
• [文献書誌] Sone M, Itoh H, Yamashita J, (他12名): "Different differentiation kinetics of vascular progenitor cells in primate and mouse embryonic stem cells."Circulation. 107. 2085-2088 (2003)
• [文献書誌] Yurugi-Kobayashi T, Itoh H, Yamashita J, (他7名): "Effective contribution of transplanted vascular progenitor cells derived from embryonic stem cells to adult neovascularization in proper differentiation stage"Blood. 101. 2675-2678 (2003)
• [文献書誌] Yamahara K, Itoh H, Chun TH, Ogawa Y, Yamashita J, (他11名): "Significance and therapeutic potential of the natriuretic peptides/cGMP/cGMP-dependent protein kinase pathway in vascular regeneration"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 3404-3409 (2003)
• [文献書誌] Yamashita J, Nishikawa SI.: "Methods in Endothelial Cell Biology.(Embryonic stem cell-derived endothelial cells)"Springer-Verlag GmbH, Berlin, New York, Tokyo.(in press).