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2018 年度 実施状況報告書

イヌとヒトの比較オミクスを活用したヒト脱分化脂肪細胞の生理活性物質による神経分化

研究課題

研究課題/領域番号 18K14594
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

中野 令  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (60755619)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード脱分化脂肪細胞 / 神経リプログラミング / 生理活性物質
研究実績の概要

中枢神経組織の障害は、永久的な運動・感覚機能障害を引き起こし、重篤な場合は死に至る。近年、幹細胞移植による中枢神経の機能再生が試みられているが、有効な治療法は確立されていない。本研究で、申請者は脱分化脂肪細胞に注目した。脂肪から得られ、生体外での増殖能を持つため、再生医療の細胞源として期待されている。しかしながら、脱分化脂肪細胞の神経リプログラミングはヒトやマウスでも報告されていない。申請者は、イヌの骨髄間質細胞の神経分化について塩基性線維芽細胞成長因子が重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた(Nakano et al., PLOS ONE, 2015, Nakano et al., J.V.M.S., 2015, Nakano et al., A.J.V.R., 2013)。さらに、イヌの脱分化脂肪細胞では、bFGFを基本とした分化方法にレチノイン酸を添加することで、神経分化が起こることを見出した。本研究では、ヒト脱分化脂肪細胞の神経リプログラミングの達成を目的として研究を行った。
まず、ヒト脱分化脂肪細胞に、イヌ脱分化脂肪細胞と同様に塩基性線維芽細胞成長因子およびレチノイン酸による処理を行った。しかし、イヌと同様のリプログラミングシステムでは、ヒトの場合は、神経細胞へのリプログラミングを確認できなかった。そこで、ヒト脱分化脂肪細胞の神経リプログラミングに関わる因子をスクリーニングし、低分子化合物を含んだ神経リプログラミング培地を開発した。リプログラミング培地で処理した細胞は、時間依存的に神経細胞マーカーの発現が上昇しすることを見出した。
以上のように、ヒト脱分化脂肪細胞の神経リプログラミングを可能とするシステムの開発に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請者の所属の変更に伴い、新しい環境での実験系構築および所属機関における倫理申請を行う必要があったため、時間を要した。その後の化合物のスクリーニング効率以降は効率的に研究を進めることが可能であったため、最終的には研究の進捗が順調に行うことができた。

今後の研究の推進方策

当初の予定どおりに、神経分化誘導処理に対して、ヒトとイヌの脱分化脂肪細胞で発現が異なっている遺伝子を明らかにするため、比較オミクス解析(エピゲノミクスおよびトランスクリプトミクス解析)を行う。
次いで、候補遺伝子が、ヒト脱分化脂肪細胞の神経分化に関与しているのか、という点を明らかにする。候補遺伝子からGene ontology解析を行い、エピジェネティック制御に関わる遺伝子および転写因子の遺伝子に候補を絞り込む。予備実験から、イヌ脱分化脂肪細胞の神経分化で発現の上昇がある遺伝子候補は22個に絞られている。これらの遺伝子の中から、ヒトでは変動していない遺伝子を除外し、山中先生がiPS細胞を樹立した際に行った手法に準じて、レンチウイルスベクターを使って、全ての候補遺伝子をヒト脱分化脂肪細胞に遺伝子導入する。神経細胞へと分化するか否かを神経マーカーの発現や機能解析を行って検討する。次いで、候補遺伝子をひとつずつ取り除き、神経分化に必須の遺伝子を明らかにする。最後に、必須遺伝子の組み合わせを遺伝子導入し、神経マーカーの発現や機能解析を行って、神経細胞へと分化するための必要十分な条件を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

当該助成金が生じた状況:申請者の所属の変更に伴い、新しい環境での実験系構築および所属機関における倫理申請を行う必要があったため、時間を要した。
翌年度分として請求した助成金:\1,241,039
使用計画:神経リプログラミング処理に対して、ヒトとイヌの脱分化脂肪細胞で発現が異なっている遺伝子を明らかにするため、比較オミクス解析(エピゲノミクスおよびトランスクリプトミクス解析)を行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] NF-κB p65 and p105 implicate in interleukin 1β-mediated COX-2 expression in melanoma cells2018

    • 著者名/発表者名
      Kitanaka Nanako、Nakano Rei、Kitanaka Taku、Namba Shinichi、Konno Tadayoshi、Nakayama Tomohiro、Sugiya Hiroshi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 ページ: 0208955-0208955

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0208955

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Protein kinase Cε regulates nuclear translocation of extracellular signal-regulated kinase, which contributes to bradykinin-induced cyclooxygenase-2 expression2018

    • 著者名/発表者名
      Nakano Rei、Kitanaka Taku、Namba Shinichi、Kitanaka Nanako、Sugiya Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 8535-8535

    • DOI

      10.1038/s41598-018-26473-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Bioactive Ligands-Based Neuronal Reprogramming of Human Dedifferentiated Fat Cells without Induction of Ectopic Genes2019

    • 著者名/発表者名
      Rei Nakano, Yoshiyuki Shibukawa, Koichiro Kano, Taro Matsumoto, Hiroshi Sugiya
    • 学会等名
      9th FAOPS
    • 国際学会
  • [学会発表] NEURONAL DIFFERENTIATION OF DEDIFFERENTIATED CELLS FROM HUMAN MATURE ADIPOCYTES2018

    • 著者名/発表者名
      Rei Nakano, Yoshiyuki Shibukawa, Koichiro Kano, Taro Matsumoto, Hiroshi Sugiya
    • 学会等名
      ISSCR 17th annual meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] イヌ脱分化脂肪細胞の脳タイプJNK(JNK3)を介したGABA作動性ニューロンへのリプログラミング2018

    • 著者名/発表者名
      中野令、北中卓、難波信一、北中菜菜子、澁川義幸、加野浩一郎、松本太郎、杉谷博士
    • 学会等名
      第161回日本獣医学会
  • [学会発表] イヌメラノーマ細胞はアルカリ環境下で細胞死が誘導される2018

    • 著者名/発表者名
      久慈愛、中野令、杉村真奈、八竹直哉、難波信一、今野忠好、北中菜菜子、北中卓、高橋朋子、中山智宏、杉谷博士
    • 学会等名
      第161回日本獣医学会
  • [学会発表] イヌメラノーマ細胞におけるホルボールエステルによるシクロオキシゲナーゼ2発現2018

    • 著者名/発表者名
      杉村真奈、中野令、久慈愛、八竹直哉、難波信一、今野忠好、北中菜菜子、北中卓、高橋朋子、中山智宏、杉谷博士
    • 学会等名
      第161回日本獣医学会
  • [学会発表] グルコサミン塩酸塩によるイヌメラノーマ細胞の増殖抑制2018

    • 著者名/発表者名
      八竹直哉、中野令、久慈愛、杉村真奈、難波信一、今野忠好、北中菜菜子、北中卓、高橋朋子、中山智宏、杉谷博士
    • 学会等名
      第161回日本獣医学会
  • [産業財産権] 1.哺乳動物由来の脱分化脂肪細胞から神経細胞を製造する方法及び哺乳動物由来の脱分化脂肪細胞から神経細胞への分化誘導用キット2018

    • 発明者名
      杉谷博士、中野令、松本太郎、加野浩一郎
    • 権利者名
      学校法人日本大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      P180014843

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公開日: 2019-12-27  

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