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間葉系幹細胞 (MSC) は、骨髄組織など身体の様々な組織に未分化な状態で存在し、必要に応じて骨、脂肪細胞などに分化し、生体の恒常性を維持している。近年、加齢や疾患に伴い体性幹細胞も増殖能や分化能が低下することが報告されている。
我々は、初代MSC培養系において、コラーゲン加水分解物由来のジペプチドであるProlyl-Hydroxyproline (PO)が骨芽細胞の分化を促進し、カゼイン由来の低分子ペプチド混合物であるTryptone(Try)がMSCの骨芽細胞分化を抑制することを見出している。本研究ではトランスクリプトーム解析を用いてPOがMSCの分化を促進させるメカニズムを明らかにすることを目的とした。
マウスの骨髄液からBMSCを分離播種し、POおよびペプトン存在下で培養した。BMSCの培地にPOおよびTryを添加し、骨分化誘導培地、脂肪分化誘導培地、骨・脂肪両分化誘導培地で培養後、total RNAを抽出し、Whole Mouse Genomeアレイスライド (アジレント社)を用いてマウス全遺伝子のmRNA発現レベルを比較した。また、RT-PCR法を用いてスクリーニングした遺伝子のmRNA発現レベルを検討した。
POで蛍光強度が増加し、Tryで減少した遺伝子としてBone morphogenetic protein 2 (BMP2) とGremlin2 (Grem2) をスクリーニングした。また、POは脂肪分化誘導剤および骨・脂肪両分化誘導剤存在下でBMP2 mRNA発現レベルを増加させ、Grem2のmRNA発現レベルを減少させた。さらに、POは骨分化誘導剤存在下においてもGrem2のmRNA発現レベルを減少させた。
POは骨形成タンパク質であるBMP2およびそのアンタゴニストであるGrem2を介してMSCから骨芽細胞への誘導を促進させる可能性を見出した。
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