ヒトES細胞の分化過程における転写因子ネットワークの解明と新規分化誘導因子の同定

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K15129
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 秋山 智彦 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (20570691)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ES細胞 / 骨格筋分化 / 神経分化 / ATACシーケンス / オープンクロマチン / 転写因子

研究実績の概要

転写因子導入によるヒトES細胞の分化誘導を制御するオープンクロマチンをゲノムワイドに同定するためにATACシーケンス法を行った。昨年度は、MYOD1導入によるES細胞-骨格筋変換におけるオープンクロマチンをATACシーケンス法によりゲノムワイドに同定したが、本年度はNGN2導入によるES細胞-神経細胞分化系においてATAC-シーケンスを行った。当初の計画では、骨格筋と肝細胞分化を行う予定であったが、肝細胞分化系は効率が悪く分化完了までに時間を要するため、代わりに分化効率の非常に高い神経分化系を用いた。NGN2導入により1週間でほぼ100％の細胞が神経へと分化するので、この間に変化するオープンクロマチンをゲノムワイドに解析した。その結果、骨格筋分化と同様に神経分化においてもES細胞からダイレクトな変換を起こすために特異的に出現するオープンクロマチン領域の存在が明らかとなった。すなわち、発生過程や成体の細胞において元来MYOD1やNGN2が結合するオープンクロマチン領域以外に、ES細胞に導入した際に特異的に出現するオープンクロマチン領域が存在することを明らかになった。さらにその領域にはMYOD1導入とNGN2導入で共通する領域が多くみられることがわかった。これら2タイプのオープンクロマチン領域により制御される近傍遺伝子が協調して働くことによって、ダイレクトな細胞性質変換が可能になると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Induced Pluripotent Stem Cells Reprogrammed with Three Inhibitors Show Accelerated Differentiation Potentials with High Levels of 2-Cell Stage Marker Expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishihara K, Shiga T, Nakamura E, Akiyama T, Sasaki T, Suzuki S, Ko MSH, Tada N, Okano H, Akamatsu W.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 12 ページ: 305-318
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.12.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Induction of human pluripotent stem cells into kidney tissues by synthetic mRNAs encoding transcription factors (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiratsuka K, Monkawa T, Akiyama T, Nakatake Y, Oda M, Goparaju SK, Kimura H, Chikazawa-Nohtomi N, Sato S, Ishiguro K, Yamaguchi S, Suzuki S, Morizane R, Ko SBH, Itoh H, Ko MSH.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37485-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of a rapid and footprint-free protocol for differentiation of human embryonic stem cells into pancreatic endocrine cells with synthetic mRNAs encoding transcription factors. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ida H, Akiyama T, Ishiguro K, Goparaju SK, Nakatake Y, Chikazawa-Nohtomi N, Sato S, Kimura H, Yokoyama Y, Nagino M, Ko MSH, Ko SBH.
  • 雑誌名: Stem Cell Res Ther. 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s13287-018-1038-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] マスター転写因子とヒストン脱メチル化酵素の関連性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山智彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] ２つのヒストン脱メチル化酵素により制御される転写調節機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山智彦
  • 学会等名: 熊本大学発生医学研究所第348回発生研セミナー
  • 招待講演