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心臓は再生能力に乏しく、重症心不全に対する新しい治療として再生医療が期待されている。心臓再生には幹細胞から心筋を作製し移植する方法があるが、細胞作製工程が煩雑、腫瘍形成の可能性、移植心筋の生着が困難など課題もある。これに対し、我々は心筋特異的転写因子を導入して、線維芽細胞から心筋を直接作製する心筋リプログラミング法を開発した。この方法は工程が単純、細胞移植の必要がない、腫瘍も形成しないなど利点を有する。しかしこれまでの心筋リプログラミング法は作製した心筋が増えず、心筋以外の心臓構成細胞を作製できないという課題があった。そこで本研究では増殖能・多分化能を有する心臓前駆細胞の直接誘導を目指し、新規心臓前駆細胞リプログラミング因子を同定する。さらに心臓前駆細胞誘導の分子機構を解明する。これまでに多能性幹細胞から従来の複数のサイトカインを使用せずに、心臓前駆細胞リプログラミング因子を用いて効率的に心臓前駆細胞や心筋細胞を含む心臓構成細胞に分化誘導することが可能か検討した。方法としては、心臓前駆細胞でGFPを発現するT-GFPマウスES細胞を用いて、ドキシサイクリン(Dox)投与により心臓前駆細胞リプログラミング因子の発現を制御できるES細胞株を樹立する。これまでの実験で、Dox制御性心臓前駆細胞リプログラミング因子発現T-GFPマウスES細胞株を樹立しており、サイトカインを使用せずにDox添加のみで、従来法と同程度の高効率な心臓前駆細胞誘導に成功した。さらにDoxを培養液から除いてリプログラミング因子の発現をoffにすることで、誘導心臓前駆細胞が効率的に拍動する心筋細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞の3系統の心臓構成細胞に分化することも確認した。
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