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胚性幹(ES)細胞は多能性を持ち、胚様体の形成等による分化誘導によって試験管内で自発的に様々な細胞に分化するが、心筋細胞に分化するのは一部の細胞であり、ES由来細胞から心筋細胞のみを誘導したり、分離・精製したりする技術は現在のところ確立されていない。我々は心筋ホメオボックス転写因子であるNkx2-5遺伝子にEGFPをノックインしたES細胞株(Nkx2-5 EGFP ES細胞)を樹立し、セルソーターによって心筋細胞を単離する系を構築してきた。この系を用いて、ES由来心筋細胞の性質を明らかにするとともに、より効率良く心筋を誘導する条件や、心筋細胞の単離に適したプロモーターの解析等を行った。
1.Nkx2-5 EGFP ES細胞を用いて回収した細胞は心室筋・心房筋・刺激伝導系のタイプの細胞に分化しうる心筋前駆細胞の集団であることや、発現しているCa2+チャンネルの薬剤感受性等が明らかとなった。
2.ErbB4遺伝子はNkx2-5で標識されるES由来心筋細胞に特異的に発現しており、ErbBのインヒビターはES細胞の心筋細胞への分化を阻害した。また、リガンドであるNeuregulinの添加はES由来心筋細胞の生ずる割合を約1.5倍増加させることがわかった。
3.Wnt11遺伝子は胚様体中でNkx2-5と時間的空間的に重複するパターンで発現し、胚様体へのWnt11の添加はES細胞由来心筋細胞の精製を約1.5倍増加させることがわかった。
4.ES細胞より心筋細胞を分離するために、Nkx2-5よりもさらに強力なプロモーターの探索を行ったところ、Myosin Heavy Chainのプロモーターが強力かつ特異的な単離に適していることが明らかとなった。
以上のことから、ES細胞から心筋細胞を誘導するにはErbB4やWnt11などの分子が重要な役割を果たすことが示唆され、単離のためのプロモーターも探索することができた。これらの成果は再生医療を目指した効率良い心筋の分離回収法の開発に有用であると考えられる。
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