造血幹細胞の増殖・分化・細胞死における複合糖脂質の遺伝子レベルでの機能解析と応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370310
• Research Institution: Meiji Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 齋藤 政樹 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (60012762)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新井 恵子 明治薬科大学, 薬学部, 助手 (90312074) ; 菱沼 滋 明治薬科大学, 薬学部, 講師 (70211505)
• Keywords: ガングリオシド(GM3) / インスリン感受性 / GM3合成シアル酸転移酵素 / 造血細胞増殖・分化制御 / 骨髄間質(ストローマ)細胞 / GM3合成酵素欠損マウス / ミクロドメイン / 造血幹細胞維持性膜蛋白因子mKirre

Research Abstract

平成15年度は、以下の諸点を明らかにした:
(1)既知の複数の造血制御因子を添加してもストローマ(間質)細胞なしでは、造血幹細胞を生体外(培養系)で維持することは不可能である。造血支持能力を持つ骨髄の細胞は、そういった造血支持能を有する膜蛋白、あるいは分泌蛋白を発現している可能性がある。ここにわれわれは、マウス間質細胞OP9の造血支持能に関与するIa型膜蛋白をコードするmKirre(NEPH2)遺伝子の存在を実証した(Drosophila melanogasterのkirre遺伝子の哺乳動物ホモローグ)。siRNAでmKirre発現を抑制すると、この造血支持能は有意に抑えられた。mKirre分子はメタロプロティナーゼ(metalloproteinases)で切断され、その細胞外ドメインが造血幹細胞支持能の責任分子であることが示唆された。これらの実験結果は、造血微小環境が造血を制御する機構の理解のために、大いに貢献するものと思われる。
(2)ガングリオシドGM3合成酵素SAT-I遺伝子欠損マウスの作成を進め、ヘテロ型マウスのペアリングからホモマウスの作成に成功した。ホモマウスの予備的検索ではあるが、病理学的にはランゲルハンス島の減少が疑われ、一方、耐糖能の鈍化、イセスリン感受性の増加などが認められた。病理的な精査を進めると共に相互関係などを明らかにしたい。また、SAT-I遺伝子のdouble allele欠損のES細胞を作成し、その性格付けを進めているが、形態や増殖能には変化は認められなかった。
(3)ガングリオシドは細胞膜においてダイナミックな機能性ミクロドメインを形成し、細胞増殖・分化、細胞相互認識に重要な機能を発揮していると言われる。ガングリオシド欠損マウス肺癌3LL細胞株にGM3及びGD3合成酵素遺伝子を導入し、ガングリオシドGM3発現性の安定変異株を樹立したところ、ガングリオシドGM3が集ぞくした直径50-100nmのGM3ミクロドメインが細胞内に形成されることが認められた。このミクロドメインは細胞表面へ移動し、さらに細胞外へ粒子状態で放出される現象が、免疫蛍光染色法、共焦点レーザー顕微鏡下並びに電子顕微鏡的に観察された。これを「ガングリオソームgangliosomes」と名付け、ガングリオシドの機能発現機構の一つとして提唱した。

Research Products

• [Publications] Ueno, H., Saito, M., et al.: "A stromal cell-derived membrane protein that supports hematopoietic stem cells"Nature Immunology. 4・5. 457-463 (2003)