マウスES細胞の試験管内分化による血管リモデリングの細胞生物学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570658
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 小川 峰太郎 熊本大学, 発生医学研究センター, 教授 (70194454)
• Keywords: 血管内皮細胞 / 胚性幹細胞 / タイムラプス解析 / 血管新生 / 細胞運動 / アドヘレンスジャンクション / アクチン / ラメリポディア

Research Abstract

本研究は、マウスES細胞から発生・分化させた血管内皮細胞を蛍光タンパクプローブを用いてタイムラプス解析することにより、血管形成因子の細胞生物学的な働きを明らかにすることを目的としている。これまでにGFP-β-actinを構成的に発現するES細胞を樹立していたが、今年度はArp2/3複合体のサブユニットp41Arc-GFPを構成的に発現するES細胞、およびアドヘレンス・ジャンクション構成分子VE-cadherin-GFPを血管内皮特異的プロモーター制御下に発現するES細胞をそれぞれ作成した。
ES細胞から分化誘導した血管内皮細胞をOP9ストローマ細胞層上に播種して形成される内皮細胞コロニーについて蛍光顕微鏡下にタイムラプス解析を行い、個々の内皮細胞がコロニー内で運動していることを既に見出していた。p41Arc-GFPを発現する内皮細胞コロニーを観察したところ、内皮細胞の進行方向先端部に沿って、アクチンフィラメントの形成を介したラメリポディアの生成維持を示すp41Arc-GFPの持続的な集積が認められた。次に、この培養系にAngiopoietin-1(Ang-1)を添加した場合の内皮細胞の挙動を解析した。その結果、内皮細胞はAng-1に応答して形態的に円形を呈する傾向を示し、さらに細胞運動が抑制されることを見いだした。Ang-1の刺激により持続的なp41Arc-GFPの集積は消失し、代わって短寿命の小さい集合が細胞周囲に散見されるのみとなった。その際にVE-cadherin-GFPにより観察されるアドヘレンス・ジャンクションの形態は、長い直線成分から細かいジグザグ構造に変化した。以上の結果から、Ang-1の刺激により血管内皮細胞のラメリポディア形成が抑制され、それに伴って細胞の形態変化と運動性の低下がもたらされることが明らかとなった。引き続き、Ang-1の細胞運動抑制作用の生化学的なメカニズムの解明が必要である。

Research Products

• [Publications] Fraser Stuart: "Embryonic stem cell differentiation as a model to study hematopoietic and endothelial cell development"Methods in Molecular Biology. 185. 71-81 (2002)
• [Publications] 宮下浩輝: "A mouse orthologue of puromycin insensitive leucyl-specific aminopeptidase (PILSAP) is expressed in endothelial cell and plays an important role in angiogenesis"BLOOD. 99・9. 3241-3249 (2002)
• [Publications] 植村明嘉: "Recombinant angiopoietin-1 restores higher order architecture on growing blood vessels in absence of mural cells"The Journal of Clinical Investigation. 110・11. 1619-1628 (2002)
• [Publications] 植村和宜: "Modulation of VEGFR-2-mediated endothelial-cell activity by VEGF-C/VEGFR-3"BLOOD. 101・4. 1367-1374 (2003)
• [Publications] 平島正則: "A chemically defined culture of VEGFR2+ cells derived from embryonic stem cells revealed the role of VEGFR1 in tuning the threshold for VEGF in developing endothelial cells"BLOOD. (印刷中).
• [Publications] 万木貴美: "Effective contribution of transplanted vascular progenitor cells derived from embryonic stem cells to adult neovascularization in proper differentiation stages"BLOOD. (印刷中).