電気物性を指標とした組織幹細胞の単一解析技術の開発

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06853
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 馬渕 洋 東京医科歯科大学, 大学院保健衛生学研究科, 助教 (50424172)
• 研究分担者: 赤澤 智宏 東京医科歯科大学, 大学院保健衛生学研究科, 教授 (80291160)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 組織幹細胞 / 電気物性 / 比誘電率 / 間葉系幹細胞

研究実績の概要

幹細胞性を電気物性という新たな指標で区別出来るかどうかを調べるため、フローサイトメーターを用いて分離した間葉系幹細胞の電気物性を調べることにした。まず、ヒト骨髄より分離した間葉系幹細胞 (LNGFR+THY-1+細胞)を、PBSに懸濁し、誘電サイトメーターにて電気物性を解析した。対照群として、血球細胞(CD45+ 細胞)や赤血球細胞(GlycophorinA+細胞)、間葉系前駆細胞(LNGFR+THY-1-細胞)も同時に分離・解析を行った。得られた測定値から、細胞膜の比誘電率(Cm)・細胞質導電率(K)・細胞径 (d)を算出(逆解析)し、情報をプロットすることで電気物性結果を得ることができる。また同様に、マウスの間葉系幹細胞(Sca-1+PDGFRa+ 細胞)についても実験を行い、幹細胞特異的な電気物性が種を超えた共通の性状であるかを解析した。得られた結果によると、ヒト間葉系幹細胞については、電気物性を指標に幹細胞と分化細胞をおおまかに区別できる事が可能となった。また、マウス間葉系幹細胞については、血球細胞・神経細胞・内皮細胞とは異なる電気物性を持っていることが確認された。特に、比誘電率において大きな違いがあることが分かった。解析における必要細胞数としては 1x10^5cells/45ul量あれば十分に解析可能であることがわかった。以上の実験により、組織幹細胞特異的な電気物性が存在することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実験に必要な解析細胞数が、想定していた数よりも多く必要であったため、1回の実験細胞数を多くすることで対処した。当初予定していた実験について全て遂行し、予想の範囲内の実験結果が得られた。

今後の研究の推進方策

組織幹細胞に特異的な電気物性を解析した上で幹細胞能力が変化した場合に電気物性も比例して変化するかどうかの解析を行う。間葉系幹細胞を in vitro で培養することで、幹細胞は徐々に分化することが知られているため、培養前・後の間葉系幹細胞の電気物性を調べることで、幹細胞性が失われた際に電気物性も変化を確認することができる。培養による細胞の径の増大の影響を少なくするため、チップの大きさを変えることも念頭に入れる。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of the Homeodomain Transcription Factor Prep1 Perturbs Adult Hematopoiesis in the Bone Marrow. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka K, Oda A, Notsu C, Ohtsuka T, Kawai Y, Suzuki S, Nakamura T, Mabuchi Y, Matsuzaki Y, Goitsuka R.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10(8) ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0136107.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CD34 and CD49f Double-Positive and Lineage Marker-Negative Cells Isolated from Human Myometrium Exhibit Stem Cell-Like Properties Involved in Pregnancy-Induced Uterine Remodeling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ono M, Kajitani T, Uchida H, Arase T, Oda H, Uchida S, Ota K, Nagashima T, Masuda H, Miyazaki K, Asada H, Hida N, Mabuchi Y, Morikawa S, Ito M, Bulun SE, Okano H, Matsuzaki Y, Yoshimura Y, Maruyama T.
  • 雑誌名: Biol Reprod. 巻: 93(2) ページ: -
  • DOI: 10.1095/biolreprod.114.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Purified Human Synovium Mesenchymal Stem Cells as a Good Resource for Cartilage Regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogata Y, Mabuchi Y, Yoshida M, Suto EG, Suzuki N, Muneta T, Sekiya I, Akazawa C.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10(6) ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0129096.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human somatic stem cell-based therapy for cartilage regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi Y, Okano H.
  • 雑誌名: Ann Transl Med. 巻: 3(Suppl 1) ページ: -
  • DOI: 10.3978/j.issn.2305-5839.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle Satellite Cell Protein Teneurin-4 Regulates Differentiation During Muscle Regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Suzuki N, Mabuchi Y, Ito N, Kikura N, Fukada S, Okano H, Takeda S, Akazawa C.
  • 雑誌名: Stem Cells. 巻: 33(10) ページ: 3017-27.
  • DOI: 10.1002/stem.2058.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synovial mesenchymal stem cells promote meniscus regeneration augmented by an autologous Achilles tendon graft in a rat partial meniscus defect model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ozeki N, Muneta T, Matsuta S, Koga H, Nakagawa Y, Mizuno M, Tsuji K, Mabuchi Y, Akazawa C, Kobayashi E, Saito T, Sekiya I.
  • 雑誌名: Stem Cells. 巻: 33(6) ページ: 1927-38.
  • DOI: 10.1002/stem.2030.
  • 査読あり
• [備考] http://akazawalab.com/publication/