シグナル応答性を指標とした造血幹細胞の新たな細分画法の確立

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24659127
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 大津 真 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (30361330)
• 研究分担者: 片山 佳樹 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70284528)
• キーワード: 造血幹細胞 / シグナル応答性プローブ

研究概要

大津は前年度に引き続き標的細胞へのプローブ導入に備え、造血幹細胞におけるシグナル伝達様式の解析、細胞表面マーカーによる分画および、幹細胞機能評価法の至適化を行った。特にIL-1/IL-1R、SDF-1/Cxcr4シグナルに着目し、後者においてはレセプター改変後の細胞におけるシグナル分子のリン酸化を評価した。その結果、本研究課題が究極に目指す高品質の造血幹細胞分取に向けて、従来考えられてきたAKTではなく、ERKリン酸化のキネティックスがより幹細胞機能と相関する可能性が示された。片山は高分子イオン錯体型の蛍光プローブの開発を検討した。内部標準としてCy5を濃度消光が起きない程度、カチオン性基質ペプチドを側鎖に有するデキストランに導入し、一方、キナーゼ応答型の蛍光を与えるためのTAMRAをポリアスパラギン酸に導入したポリマーも合成して両者を混合し、ポリイオン錯体型ナノ粒子を調製した。得られたナノ粒子はCy5の蛍光はナノ粒子形成によっても不変であったが、TAMRAの蛍光は大きく消光した。一方、標的キナーゼでデキストラン側鎖の基質ペプチドをリン酸化するとTAMRAの蛍光は大きく回復し、Cy5の蛍光は変化しなかった。そこで、両者の蛍光強度比を取ることで、正確にキナーゼ活性が評価できた。蛍光強度比を用いてキナーゼ阻害剤の阻害定数を評価することも可能であった。本プローブは、キナーゼ蛍光プローブとして、特に濃度や組織・細胞の厚みの影響を受けずにin vivoや培養細胞で正確に活性を評価できる可能性がある。以上、本課題研究期間内には計画の完遂には至らなかったものの、研究分担者との協力によって目的達成のための基盤技術の整備を完了した。

研究成果

• [雑誌論文] Stage-specific roles for Cxcr4 signaling in murine hematopoietic stem/progenitor cells in the process of bone marrow repopulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Lai, C. Y., Yamazaki, S., Okabe, M., Suzuki, S., Maeyama, Y., Iimura, Y., Onodera, M., Kakuta, S., Iwakura, Y., Nojima, M., Otsu, M., & Nakauchi, H.
  • 雑誌名: Stem Cells
  • DOI: 10.1002/stem.1670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of engraftable hematopoietic stem cells from induced pluripotent stem cells by way of teratoma formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N., Yamazaki, S., Yamaguchi, T., Okabe, M., Masaki, H., Takaki, S., Otsu, M., & Nakauchi, H.
  • 雑誌名: Mol Ther 巻: 21(7) ページ: 1424-1431
  • DOI: 10.1038/mt.2013.71
  • 査読あり
• [雑誌論文] A protein kinase assay based on FRET between quantum dots and fluorescently-labeled peptides (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Shiosaki, T. Nobori, T. Mori, R. Toita, Y. Nakamura, C. W. Kim, T. Yamamoto, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 5592-5594,
  • DOI: 10.1039/c3cc41680a.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of Cancer-specific Gene Carrier via Hydrophobic Interaction for a Clear-cut Response to Cancer Signaling (2013)
  • 著者名/発表者名: C. W. Kim, R. Toita, J.-H. Kang, K. Li, E. K. Lee, G. X. Zhao, D. Funamoto, T. Nobori, Y. Nakamura, T. Mori, T. Niidome, Y. Katayama
  • 雑誌名: J. Controlled Release 巻: 170 ページ: 469-76
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.06.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Top-down motif engineering of a cytokine receptor for directing ex vivo expansion of hematopoietic stem cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Saka K, Kawahara M, Teng J, Otsu M, Nakauchi H, Nagamune T
  • 雑誌名: Journal of biotechnology 巻: 168 ページ: 659-65
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2013.09.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profiling of microRNA in human and mouse ES and iPS cells reveals overlapping but distinct microRNA expression patterns. (2013)
  • 著者名/発表者名: Razak SR, Ueno K, Takayama N, Nariai N, Nagasaki M, Saito R, Koso H, Lai CY, Murakami M, Tsuji K, Michiue T, Nakauchi H, Otsu M, Watanabe S.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e73532
  • DOI: 0.1371/journal.pone.0073532.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Congenital amegakaryocytic thrombocytopenia iPS cells exhibit defective MPL-mediated signaling. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata S, Takayama N, Jono-Ohnishi R, Endo H, Nakamura S, Dohda T, Nishi M, Hamazaki Y, Ishii E, Kaneko S, Otsu M, Nakauchi H, Kunishima S, Eto K.
  • 雑誌名: The Journal of clinical investigation 巻: 123 ページ: 3802-14
  • DOI: 10.1172/JCI64721
  • 査読あり
• [学会発表] Translation of Stem Cell Science from Bench to Bedside (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Otsu
  • 学会等名: International Medi-Bio Symposium of SIMS-IMSUT-WIS
  • 発表場所: Asan, Korea
  • 年月日: 20131118-20131119
  • 招待講演
• [学会発表] A Possible Therapeutic Strategy for Genetic Diseases Using Hematopoietic Stem Cells Generated from Induced Pluripotent Stem Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Makoto Otsu
  • 学会等名: ESGCT and SETGyC Collaborative Congress
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20131025-20131028
• [学会発表] Cell signal-responsive gene delivery for Tumor-specific Theranostics (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Katayama
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Nanomedicine Molecular Science
  • 発表場所: 東京大学山上会館
  • 年月日: 20131008-20131010
  • 招待講演
• [学会発表] Measurement of Protein Kinase Activity Based on FRET between QDs and Fluorescently-Labeled Peptides (2013)
  • 著者名/発表者名: Takanobu Nobori, Shujiro Shiosaki, Yuta Nakamura, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama
  • 学会等名: ASIANALYSIS XII The Twelfth Asian Conference on Analytical Sciences
  • 発表場所: 九州大学医系キャンパス
  • 年月日: 20130822-20130824
• [学会発表] ALPHARETROVIRAL VECTORS: DEMONSTRATION OF SAFE AND EFFICACIOUS GENE THERAPY USING X-CGD iPSCS. (2013)
  • 著者名/発表者名: Lin Huan Ting, Makoto Otsu, Hiromitsu Nakauchi
  • 学会等名: 第19回日本遺伝子治療学会学術集会
  • 発表場所: 岡山全日空ホテル
  • 年月日: 20130704-20130706
• [学会発表] ELUCIDATION OF PATHOPHYSIOLOGICAL MECHANISMS IN WISKOTT ALDRICH SYNDROME USING INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS (iPSC) (2013)
  • 著者名/発表者名: Mozhgan Khalaj Amirhosseini, Makoto Otsu, Hiromitsu Nakauchi
  • 学会等名: 第19回日本遺伝子治療学会学術集会
  • 発表場所: 岡山全日空ホテル
  • 年月日: 20130704-20130706
• [学会発表] QDと蛍光修飾ペプチドの静電相互作用に基づいたプロテインキナーゼの活性検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 登貴信、塩崎秀二郎、中村雄太、串尾聡之、森健、片山佳樹
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 20130529-20130531
• [学会発表] Intracellular signal-responsive gene regulation delivery to address recent problem in cancer targeting
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Katayama
  • 学会等名: 2013 Global Innovation Research Center Symposium
  • 発表場所: Korea Institute of Science & Technology
  • 招待講演