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ヒト心筋発生を研究する上でiPS細胞は有用なツールであるが、一方でヒトiPS細胞は変化を受けやすい特性を持ち、同一細胞株にもかかわらず異なる施設間で特性が変化する事例は多く報告されている。それ故ヒトiPS細胞の分化指向性を解析し、その制御の解明は重要な課題である。
本研究では、多数の未分化ヒトiPS細胞から得られる網羅的DNAメチル化データ、遺伝子発現データによるマルチオミクス解析から未分化状態のヒトiPS細胞における心筋細胞分化の阻害となる因子と細胞内分子ネットワークの同定を進めた。
本年度は昨年度までに取得した未分化状態時のヒトiPS細胞の網羅的DNAメチル化データと、さらに同一サンブルにおける心筋細胞分化誘導を行い取得した各株の分化効率実測値データを用いてin silico解析を行った。その結果、心筋への分化誘導効率に相関する6ヶ所のDNAメチル化可変領域の同定に成功した。6ヶ所のDNAメチル化可変領域の内、3ヶ所は遺伝子座に位置していたが、この3つの遺伝子発現量と心筋分化効率に有意な関連は認められなかった。次にDNAメチル化可変領域6ヶ所について未分化iPS細胞とiPS細胞由来心筋細胞のクロマチン構造の比較解析を行った。その結果、遺伝子発現にかかわらず、いくつかの領域で特徴的なクロマチン構造の変化を見出した。以上の結果から未分化ヒトiPS細胞から心筋へ分化の過程では本研究で同定したDNAメチル化可変領域の正常なクロマチン構造の維持が重要であり、これらのゲノム領域の異常なエピジェネティック状態が心筋細胞への分化を阻害することが示唆された。本研究で同定したDNAメチル化可変領域のDNAメチル化状態の評価は、未分化ヒトiPS細胞の心筋分化能を予測する新たなバイオマーカーとしての応用が期待できる。
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