心筋直接リプログラミングを促進する化合物の同定

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15313
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 家田 真樹 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (70296557)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: リプログラミング / 心筋

研究実績の概要

1. 心筋誘導化合物によるマウス心筋直接リプログラミング
化合物を用いて心筋誘導転写因子を減らせるか検討する
これまでの心筋リプログラミングではGata4/Mef2c/Tbx5と３つの転写因子を線維芽細胞に遺伝子導入する必要があった。化合物により心筋誘導が改善したため、導入遺伝子を減らすことが可能か検討した。これまでの研究結果で、Mef2c/Tbx5の2因子のみで拍動する心筋の誘導が可能であった。さらに２因子で作製した誘導心筋細胞の機能や遺伝子発現が3因子で作製した心筋と同等であることを確認した。
2. 心筋誘導化合物によるヒト心筋直接リプログラミング
(1) ヒト細胞で最適な心筋誘導化合物の決定と心筋直接誘導(2) 心筋誘導化合物を用いて作製したヒト誘導心筋細胞の遺伝子発現プロファイルと機能解析を行った。
ヒト線維芽細胞に遺伝子導入後、血清入りと無血清/化合物入りの２種類の細胞培養液をさまざまな期間で培養した。これまでの結果で、遺伝子導入2-4週後に3化合物を使用することで心筋誘導は改善した。逆にリプログラミング早期（0-2週）に投与しても心筋誘導改善は見られなかった。また化合物による心筋リプログラミング改善の分子メカニズムを解析した。1. 血清入り培地群、2. 無血清培地群、3. 無血清培地/化合物添加群の３群にわけて遺伝子の発現変化をマイクロアレイで解析した。特に細胞拍動開始前後の2,4週で遺伝子発現を比較し、その間で変化する遺伝子群をGO term解析やPathway解析で評価した。その結果、心筋誘導化合物を用いて作製したヒト誘導心筋細胞の遺伝子発現プロファイルは血清入りで作製したものとほぼ同等であった。以上より心筋誘導化合物によるヒト心筋直接リプログラミングに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Direct In Vivo Reprogramming with Sendai Virus Vectors Improves Cardiac Function after Myocardial Infarction. (2018)
  • 著者名/発表者名: 1.Miyamoto K, Akiyama M, Tamura F, Isomi M, Yamakawa H, Sadahiro T, Muraoka N, Kojima H, Haginiwa S, Kurotsu S, Tani H, Wang L, Qian L, Inoue M, Ide Y, Kurokawa J, Yamamoto T, Seki T, Aeba R, Yamagishi H, Fukuda K, Ieda M
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 22 ページ: 91-103
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.11.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct expression patterns of Flk1 and Flt1 in the coronary vascular system during development and after myocardial infarction. (2018)
  • 著者名/発表者名: 2.Kurotsu S, Osakabe R, Isomi M, Tamura F, Sadahiro T, Muraoka N, Kojima H, Haginiwa S, Tani H, Nara K, Kubota Y, Ema M, Fukuda K, Suzuki T, Ieda M
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 495 ページ: 884-891
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.094.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Construct Polycistronic Doxycycline-Inducible Vectors Improve Direct Cardiac Reprogramming and Can Be Used to Identify the Critical Timing of Transgene Expression. (2017)
  • 著者名/発表者名: 3.Umei TC, Yamakawa H, Muraoka N, Sadahiro T, Isomi M, Haginiwa S, Kojima H, Kurotsu S, Tamura F, Osakabe R, Tani H, Nara K, Miyoshi H, Fukuda K, Ieda M
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 18 ページ: -
  • DOI: 10.3390/ijms18081805.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Placental labyrinth formation in mice requires endothelial FLRT2-UNC5B signaling. (2017)
  • 著者名/発表者名: 4.Tai-Nagara I, Yoshikawa Y, Numata N, Ando T, Okabe K, Sugiura Y, Ieda M, Takakura N, Nakagawa O, Zhou B, Okabayashi K, Suematsu M, Kitagawa Y, Bastmeyer M, Sato K, Klein R, Navankasattusas S, Li DY, Yamagishi S, Kubota Y.
  • 雑誌名: Development. 巻: 144 ページ: 2392-2401
  • DOI: 10.1242/dev.149757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Reprogramming, Epigenetics, and Cardiac Regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Kurotsu Shota、Suzuki Takeshi、Ieda Masaki
  • 雑誌名: J Card Fail. 巻: 23 ページ: 552～557
  • DOI: 10.1016/j.cardfail.2017.05.009
  • 査読あり
• [学会発表] Direct Cardiac Reprogramming, Regeneration, and Heart Failure (2018)
  • 著者名/発表者名: 家田真樹
  • 学会等名: 第82回日本循環器学会
  • 招待講演
• [学会発表] 心筋リプログラミングによる心筋再生と抗線維化治療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 家田真樹
  • 学会等名: 第１８回KAMOGAWA Cardiovascular Conference
  • 招待講演
• [学会発表] 心筋リプログラミングによる心臓再生と心不全治療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 家田真樹
  • 学会等名: 第21回日本心不全学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Cardiac Reprogramming and Heart Regeneration via Mechano-Transduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ieda
  • 学会等名: 3rd International symposium on mechanobiology
  • 招待講演
• [学会発表] Direct Cardiac Reprogramming, Cell Fate Decision, and Heart Regeneration (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Ieda
  • 学会等名: The 27th Hot Spring Harbor International Symposium
  • 招待講演
• [図書] メカニカルに注目した新しい心臓再生医療の可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村岡直人、家田真樹
  • 総ページ数: p73-77
  • 出版者: 医薬ジャーナル
• [図書] 心臓の発生・再生・創生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷英典、家田真樹
  • 総ページ数: p574-578
  • 出版者: 生体の科学
• [図書] レジデント (2017)
  • 著者名/発表者名: 家田真樹
  • 総ページ数: p1-97
  • 出版者: 医学出版
• [図書] 創薬・治療のターゲットとしての細胞分化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 刑部里奈、鈴木岳之、家田真樹
  • 総ページ数: p276-281
  • 出版者: 日薬理誌