血管性ニッチを応用した徐放型幹細胞療法の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24659908
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中村 卓史 東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (90585324)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 幹細胞 / 幹細胞療法 / 間葉系幹細胞 / 小分子化合物 / 骨芽細胞ニッチ / ヘッジホッグ / Wnt / 再生医療

研究実績の概要

幹細胞を用いた組織再生療法には、幹細胞の維持と再生組織構成細胞の持続的な産生のバランスが非常に重要である。血管内皮細胞は、骨髄組織において造血幹細胞の維持と前駆細胞の産生バランスを保つための微小環境が存在し、血管性ニッチとよばれている。しかしながら、この血管性ニッチが、血管内皮細胞から分泌される様々な因子によって、機能維持されている詳細なメカニズムは不明な点が多い。我々は血管性ニッチにおいても重要な役割を演じていると考えられているWntおよびヘッジホッグシグナルに注目し、未分化間葉細胞における両分子シグナルを解析した。幹細胞を用いた組織再生療法の臨床応用には、生物由来の蛋白などを用いることなく、化学合成可能な小分子化合物が有用であると考えられている。そのため実験にはWntシグナル、ヘッジホッグシグナルのアゴニストをそれぞれ用いた。Wntアゴニスト、BIO(GSK3beta 阻害剤）をマウス間葉系幹細胞細胞株C3H10T1/2に添加すると、幹細胞マーカーであるNanog, Oct3/4等の発現が増強した。さらに、C3H10T1/2細胞にBIOを作用させた後、骨芽細胞分化誘導因子である骨形成蛋白BMP2を添加すると、非常に効率よくさらに短期間で骨芽細胞に分化誘導できることを見出した。また、ヘッジホッグシグナルのアゴニストとして、現在開発段階であるHH-Ag1.3およびHH-Ag1.7を用いた。C3H10T1/2細胞にHH-Ag1.3およびHH-Ag1.7を添加すると、両アゴニストは細胞のアルカリホスファターゼ活性を増加させ、未分化間葉系細胞を骨芽細胞に誘導する事が明らかとなった。そこで骨芽細胞後期分化でみられる基質石灰化を検討してみると、BMP2存在下にて、HH-Ag1.3の石灰化誘導能が低いのに対し、HH-Ag1.7は強力に基質の石灰化を誘導させる能力がある事が明らかとなった。また、HH-Ag1.7の石灰化増強作用は、Runx2遺伝子の下流のOsterixの発現増強に起因することも明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Novel hedgehog agonists promote osteoblast differentiation in mesenchymal stem cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Naruse M, Chiba Y, Komori T, Sasaki K, Iwamoto M, Fukumoto S.
  • 雑誌名: Journal of cellular physiology 巻: 230(4) ページ: 922-929
  • DOI: 10.1002/jcp.24823
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epiprofin orchestrates epidermal keratinocyte proliferation and differentiation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Yoshitomi, Y., Patel, V., Fukumoto, S., and Yamada, Y.
  • 雑誌名: Journal of cell science 巻: 127(24) ページ: 5261-5272
  • DOI: 10.1242/jcs.156778
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Regulation of PTH production in parathyroid gland by transcription factor Epiprofin (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Nakashima, N., Pacifici, M., Itoi, K., Yamada, Y., Fukumoto, S., and Iwamoto, M.
  • 学会等名: NIH-Japan-JSPS Symposium
  • 発表場所: Bethesda, MD USA
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24
• [学会発表] FGF-2-Dependent Neurogenesis Is Reduced in Aged Mice and in the Perlecan-Deficient Subventricular Zone of Adult Mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Kerever, A., Nakamura, T., Yamada, Y., and Arikawa-Hirasawa, E.
  • 学会等名: NIH-Japan-JSPS Symposium
  • 発表場所: Bethesda, MD USA
  • 年月日: 2014-10-23 – 2014-10-24
• [学会発表] Molecular mechanism of Epiprofin in epithelial cell proliferation (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村卓史、福本 敏
  • 学会等名: 第56回歯科基礎医学会学術大会・総会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Mst1/2 regulate dental epithelium proliferation and ameloblast differentiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Futaki, M., Saito, K., Nakamura, T., Yamada, A., and Fukumoto, S.
  • 学会等名: 92nd IADR General Session and Exhibition
  • 発表場所: Cape Town, South Africa
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-28
• [学会発表] Novel smoothened agonists promote osteoblast differentiation in C3H10T1/2 cells and osteoblastic cells from Runx2-deficient mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakamura
  • 学会等名: International Symposium on Biomaterialization
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2014-06-14 – 2014-06-14
  • 招待講演
• [学会発表] 歯髄幹細胞分化における細胞内シグナル制御機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原 優、岩本勉、小野真理子、新垣真紀子、中村卓史、福本 敏
  • 学会等名: 第５２回日本小児歯科学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17
• [学会発表] アメロブラスチン受容体グリピカン１の歯胚発生過程における発現とその機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浦川麻衣子、二木正晴、只木麻夕、齋藤幹、中村卓史、福本 敏
  • 学会等名: 第５２回日本小児歯科学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17