リプログラミング技術を利用した細胞老化のエピゲノム解析

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K06900
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 三好 浩之 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任准教授 (70219830)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 細胞老化 / リプログラミング

研究実績の概要

細胞老化は、DNA損傷、酸化ストレス、がん遺伝子発現などのストレスによって誘導され、不可逆的に細胞分裂が停止する現象であるが、その分子機構はまだ不明な点が多い。本研究では、分裂停止した老化細胞からiPS細胞を樹立し、老化前の細胞由来iPS細胞や元の老化細胞との間で、遺伝子発現レベル、エピジェネティックな変化、細胞周期や細胞機能などの性状を比較解析することにより、細胞老化の分子メカニズム解明の新たな糸口を見いだすことを目的とした。
分裂能を完全に失い老化した正常ヒト線維芽細胞から、レンチウイルスベクターを用いてリプログラミング因子(OCT3/4, SOX2, KLF4, c-MYC, LIN28)に加えSV40LTを一過性に発現させ、DNAメチルトランスフェラーゼ阻害剤とヒストンメチルトランスフェラーゼ阻害剤を添加することにより、極めて低い頻度(0.00001%)ではあるがiPS細胞を樹立することができた。iPS細胞樹立の確認は、免疫染色法による未分化マーカー(SSEA3、SSEA4、TRA-1-60、TRA-1-81)の発現および免疫不全マウスへの移植によるテラトーマ形成能により行った。老化細胞由来iPS細胞の増殖や形態は、50回以上継代を重ねても、老化前の細胞由来iPS細胞と変わらず、網羅的遺伝子発現、ゲノムワイドのDNAメチル化およびヒストン修飾の比較解析においても差はほとんど見られなかった。また、iPS細胞から線維芽細胞へ分化誘導し、継代培養後の分裂寿命（細胞老化）についても差は見られなかった。これらのことから、エピジェネティックな変化によって細胞は老化するが、リプログラミングによって分裂停止した老化細胞は若返ることができると考えられる。しかしながら、iPS細胞の樹立効率が極めて低かったことから、樹立できたiPS細胞はまだ完全に老化して分裂停止していなかった細胞に由来する可能性は否定できない。

研究成果

• [雑誌論文] Increased Cytotoxicity of Herpes Simplex Virus Thymidine Kinase Expression in Human Induced Pluripotent Stem Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasawa Chizuru、Tamura Ryota、Sugiura Yuki、Suzuki Sadafumi、Kuzumaki Naoko、Narita Minoru、Suematsu Makoto、Nakamura Masaya、Yoshida Kazunari、Toda Masahiro、Okano Hideyuki、Miyoshi Hiroyuki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 ページ: 810
  • DOI: 10.3390/ijms20040810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancing T Cell Receptor Stability in Rejuvenated iPSC-Derived T Cells Improves Their Use in Cancer Immunotherapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Minagawa A, Yoshikawa T, Yasukawa M, Hotta A, Kunitomo M, Iriguchi S, Takiguchi M, Kassai Y, Imai E, Yasui Y, Kawai Y, Zhang R, Uemura Y, Miyoshi H, Nakanishi M, Watanabe A, Hayashi A, Kawana K, Fujii T, Nakatsura T, Kaneko S
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 23 ページ: 850～858.e4
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.10.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Ablation of Tumorigenic Cells Following Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Stem/Progenitor Cell Transplantation in Spinal Cord Injury (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Kota、Miyoshi Hiroyuki、Nagoshi Narihito、Kohyama Jun、Itakura Go、Kawabata Soya、Ozaki Masahiro、Iida Tsuyoshi、Sugai Keiko、Ito Shuhei、Fukuzawa Ryuji、Yasutake Kaori、Renault-Mihara Francois、Shibata Shinsuke、Matsumoto Morio、Nakamura Masaya、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: STEM CELLS Translational Medicine 巻: 8 ページ: 260～270
  • DOI: 10.1002/sctm.18-0096
  • 査読あり / オープンアクセス
• [図書] バイオロジクスの開発と品質・安全性確保 下巻 第４部 第２章 第４節 レンチウイルスベクター (2018)
  • 著者名/発表者名: 三好浩之
  • 総ページ数: 504
  • 出版者: エル・アイ・シー