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本研究は、ヒト胚性幹細胞(ヒトBS細胞)が密着結合有する上皮細胞様の頂端部-基底部に沿った非対称性を有するにとに着目し、細胞極性と多能性維持・初期分化誘導の関連性に焦点を当て研究を開始した。昨年度に引き続き、極性形成に重要な役割を担う古典的Wnt・β-catenin情報伝達経路と多能性維持との関連性を解明する目的で作製された条件付き活性化システムを導入したヒトES細胞株を使用し更なる解析を行った。既に報告したように、本研究計画ではタモキシフェン依存的にβ-cateninを活性化する条件付き誘導システムを導入したヒトES細胞株を用い、β-cateninを恒常的に活性化した際のヒトES細胞への影響を検討した。その結果、β-catenin活性化数日以内にヒトES細胞の密着結合・密着結合が完全に崩壊し、頂端部-基底部に沿った細胞極性が消失すると共に、初期発生過程の原条(primitive streak)から中胚葉前駆細胞形成といった一連の哺乳類初期発生プログラムをほぼ全ての細胞で生じることが明らかになった。極性崩壊と細胞分化の関連性を詳細に解析するため、マイクロアレイによる遺伝子発現パターンの網羅的解析を行った。その結果、極性形成と多能性維持に関わることが期待される遺伝子群の変動が観察された。現在、これら候補遺伝子群のクラスタリング解析及びその評価を行うためのsiRNAのデザイン等、候補遺伝子と極性・多能性との関連性を明確にすべく解析を進めている。一方、多能性を可視化するレポーターES細胞株の樹立に関して、OCT4遺伝子ゲノムに蛍光タンパク質をコードするGFP遺伝子をジーンターゲッティング法により導入するため、OCT4遺伝子ゲノム領域のクローニング及びターゲッティングベクターの構築を進めており、構築終了後ヒトES細胞に導入しレポーター細胞を樹立し、上述の候補遺伝子の機能解析に応用する予定である。以上の結果から、ヒトES細胞の細胞極性の維持はその多能性を維持する上で必須であり、それを制御する古典的Wnt/β-cateninシグナル経路がヒトES細胞エピゲノムに秘められた多能性を引き出し、初期発生を模倣する一連の遺伝子発現を惹起するトリガーとして中心的役割を担っていることが明らかになった。
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