骨髄間質細胞のリセット・分化転換と臓器再生に向けた研究開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15590166
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 出沢 真理 京都大学, 医学研究科, 助教授 (50272323)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井出 千束 京都大学, 医学研究科, 教授 (70010080) ; 管野 洋 横浜市立大学, 医学部, 助教授 (40244496)
• Keywords: 幹細胞 / 再生医学 / 間葉系幹細胞 / 分化転換 / 神経分化 / グリア細胞 / 骨格筋

Research Abstract

骨髄間質細胞は採取が容易で培養下にて旺盛に増殖し、倫理的な問題が無い。また免疫拒絶の無い自家移植系の確立が可能である。本研究においては神経系の発生分化に関与するNotch遺伝子の導入とサイトカイン刺激を加えることでほぼ全細胞が選択的に神経細胞に分化する方法を見いだしたので報告する。
ヒトおよびラットの骨髄間質細胞において、Notch細胞内ドメインの遺伝子を導入することによって神経幹細胞様に分化転換することを見いだした。遺伝子導入された細胞は神経幹細胞に特異的なマーカーを発現しpromoter解析においてもそれらの因子の活性が有意に上昇していた。これらの神経幹細胞様に分化転換した骨髄間質細胞にある特定のサイトカイン刺激(bFGF, Forskolin, CNTF)を与えると96〜98%という非常に効率の高い選択的な神経誘導が引き起こされる。誘導された神経細胞は神経マーカーを発現しておりBrd-Uの実験から分裂を終えたpost-mitotic neuronであることが確認された。またパッチクランプ実験においてpotasium currentが計測されに神経細胞であることが示唆された。RT-PCR, luciferaseアッセイ、ウェスタンブロット、免疫組織化学の解析を用いて調べた結果、この最終産物にはグリア細胞が一切含まれておらず、神経細胞だけで最終産物が構成されていた。これらの神経細胞にさらにGDNFを投与することによってTH-陽性細胞が40%近くに増加し、これらの細胞をパーキンソンモデルラットの線状体に移植したところ、apomorphin誘導の回転運動、paw reaching test、adjusting step testにおいて顕著な改善を示した。また脳内でドーパミンを産生し顕著な症状改善を認めた。神経誘導のメカニズムを調べた結果ankyrin repeatsドメインに神経誘導活性の中心があることが分かった。これらの神経誘導の他にmyelin形成能を持つシュワン細胞の誘導と骨格筋誘導も解析を行っている。
グリア分化因子とされてきたNotch遺伝子が、神経系とは全く異なる間葉系の骨髄間質細胞に導入すると神経分化に働いたという結果を得た。

Research Products

• [Publications] Ohta M, Suzuki Y, Noda T, Ejiri Y, Dezawa M, Kataoka K, Chou H, Matsumoto N, Iwashita Y, Mizuta E, Kuno S, Ide C: "Bone marrow stromal cells infused into the cerebrospinal fluid promote functional recovery of the injured rat spinal cord with reduced cavity formation"Exp Neurol.. (in press).
• [Publications] Ishikawa H, Takano M, Matsumoto N, Sawada H, Ide C, Mimura O, Dezawa M: "The effect of GDNF gene transfer into axotomized retinal ganglion cells using in vivo electroporation with contact type electrode Gene"Gene Therapy. (in press).
• [Publications] Takano Y, Ohguro H, Dezawa M, Ishikawa H, Yamazaki H, Ohguro I, Mamiya K, Motoki T, Ishikawa F, Nakazawa M: "Study of drug effects of calcium channel blockers on retinal degeneration of rd mouse"Biochem.Bioph.Res.Co.,. 313. 1015-1022 (2004)
• [Publications] Yamada H, Dezawa M, Shimazu S, Baba M, Sawada H, Kuroiwa Y, Yamamoto I, Kanno H: "Transfer of the von Hippel-Lindau gene to neuronal progenitor cells in treatment for Parkinson's disease"Ann Neurol.. 54. 352-359 (2003)
• [Publications] Ohumra M, Ogawa T, Ono M, Dezawa M, Hosaka M, Kubota Y, Sawada H: "Increment of Murine Spermatogonial Cell Number by Gonadotropin-Releasing Hormone Analogue Is Independent of Stem Cell Factor - c-kit signal"Biol Reprod. 68. 2304-2313 (2003)
• [Publications] Dezawa M: "Schwann cell interactions with the axon and with CNS glial cells during optic nerve regeneration, in Leif Hertz (eds) : Non-Neuronal Cells in the Nervous System : Function and Dysfunction. Advances in Molecular Cell Biology"Elsevier. 16 (2004)