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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Homeostasis of hematopoietic stem cells and its breakdown

Research Project

Project/Area Number 26221309
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

須田 年生  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 卓越教授 (60118453)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅本 晃正  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任助教 (50620225)
石津 綾子  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 客員准教授 (10548548)
馬場 理也  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 准教授 (10347304)
坂本 比呂志  熊本大学, 発生医学研究所, 助教 (00347014) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2014-05-30 – 2019-03-31
Keywords造血幹細胞 / ニッチ / 細胞代謝 / 細胞回転
Outline of Annual Research Achievements

幹細胞ニッチに関する研究に関しては、巨核球から産生されるTPO (トロンボポエチン)が、造血幹細胞の静止期性を制御しており、子孫細胞が幹細胞の恒常性に寄与することを示した(J Exp Med, 2015)。
造血幹細胞の代謝に関連した研究では、造血幹細胞は、解糖系によりエネルギーを得て、静止期を維持していること、その代謝調節に低酸素応答分子であるHIF-1αおよびその下流分子が関与していることを明らかにした(Cell Stem Cell, 2012& 2013)。このことは幹細胞が内骨膜の低酸素性ニッチにあることと一致し、幹細胞がROSに感受性が高いこととも関連すると考えられる。また、分担研究者の馬場理也らと、がん抑制遺伝子であるFolliculin(FLCN)変異マウスを用いて、造血幹胞における酸化的リン酸化の代謝シグナルを解析し、その造血幹細胞が、細胞回転をし、Apoptosisを起こすことを示した(Stem Cell, 2015)。さらに、オートファジー関連分子ATG7欠損マウスの造血幹細胞ではミトコンドリアの蓄積、並びに、幹細胞機能の低下を認めた。また、Tie2陽性造血幹細胞は、生体内でも自己複製分裂を示す頻度が高いことを示し、これらの自己複製幹細胞は、一部 Autophagy機構 によって維持されていることを明らかにした(Science, 2016)。
造血幹細胞におけるDNA 損傷反応における研究では、Cyclic di-GMP/STINGやInterferonが造血幹細胞の増殖を抑制することを見出した(Cell Rep, 2015)。また、p53関連アポトーシス促進因子であるASPP1の欠損は、造血幹細胞の特性を向上させるがDNA損傷Fociの消失が遅延すると共に、白血病発症のポテンシャルが劇的に上昇することも見出した(Cell Stem Cell, 2015)。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究代表者の須田年生が、2014年から2015年にかけて、研究室を、慶應義塾大学から熊本大学に移動したのに伴い、多少の立ち遅れがあったが、慶應時代からの多くの共同研究者の支援と本大型研究費によって、研究は順調に進み、初期の目的は果たしていると考えている。本研究の前半の成果により、新たな課題が立ちあがっており、その解決に、後半も努力したい。

Strategy for Future Research Activity

今年度は、先行研究に基づき、造血幹細胞におけるミトコンドリア代謝・オートファジーを、研究分担者梅本晃正らとともに進める。
FLCN KO マウスの造血細胞においては、ミトコンドリア量・活性の増大、酸化的リン酸化の亢進が見られたので、どのような引き金で代謝が変換するかを検討する。
また、オートファジー関連分子であるATG7欠損マウスの解析を通して、ミトコンドリア量の造血幹細胞に及ぼす影響を検討する。これらの研究により、ミトコンドリアエネルギー代謝の制御による造血幹細胞の in vitroでの維持・増幅の技術開発を行い、幹細胞ex vivoいしょく増幅への新たな応用を目指す。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 10 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 10 results)

  • [Journal Article] Acquired expression of CblQ367P in mice induces dysplastic myelopoiesis mimicking chronic myelomonocytic leukemia2017

    • Author(s)
      Nakata Y, Ueda T, Nagamachi A, Yamasaki1 N, Ikeda K-i, Sera. Y, Takubo K, Kanai A, Oda A, Sanada M, Ogawa S, Tsuji K, Ebihara Y, Wolff L, Hond Z-i, Suda T, Inaba T, and ki Honda H
    • Journal Title

      Blood

      Volume: - Pages: 印刷中

    • DOI

      https://doi.org/10.1182/blood-2016-06-724658

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] How hematopoietic stem/progenitors and their niche sense and respond to infectious stress.2016

    • Author(s)
      Kobayashi H, Suda T, Takubo K
    • Journal Title

      Exp Hematol.

      Volume: 44 Pages: 92-100

    • DOI

      10.1111/nyas.12986

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Human adipose tissue-derived stromal cells can differentiate into megakaryocytes and platelets by secreting endogenous thrombopoietin.2016

    • Author(s)
      Ono-Uruga Y, Tozawa K, Horiuchi T, Murata M, Okamoto S, Ikeda Y, Suda T, , Matsubara Y
    • Journal Title

      J Thrombosis Haemostasis

      Volume: 14 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1111/jth.13313.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Loss of Folliculin disrupts hematopoietic stem cell quiescence and homeostasis resulting in bone marrow failure2016

    • Author(s)
      Baba M, Toyama H, Sun L, Takubo K, Suh HC, Hasumi H, Nakamura-Ishizu A, Hasumi Y, Klarmann KD, Nakagata N, Schmidt LS Linehan WM, Suda T, Keller JR
    • Journal Title

      Stem cells

      Volume: 34 Pages: 1068-1082

    • DOI

      10.1002/stem.2293

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Flt1/VEGFR1 heterozygocity causes transient embryonic edema2016

    • Author(s)
      Otowa Y, Moriwaki K, Sano K, Shirakabe M, Yonemura S, Shibuya M, Rossant J, Suda T, Kakeji Y, Hirashima M
    • Journal Title

      Scientific Report

      Volume: 6 Pages: 27186

    • DOI

      10.1038/srep27186.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] p38α activates purine metabolism to initiate hematopoietic stem/progenitor cell cycling in response to stress2016

    • Author(s)
      Karigane D, Kobayashi H, Morikawa T, Ootomo Y, Sakai M, Nagamatsu G, Kubota Y, Goda N, Matsumoto M, Nishimura EK, Soga T, Otsu K, Suematsu M, Okamoto S, Suda T, Takubo K.
    • Journal Title

      Cell Stem Cell

      Volume: 19 Pages: 192-204

    • DOI

      10.1016/j.stem.2016.05.013

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Self renewal of a purified Tie2+ hematopoietic stem cell population relies on mitochondrial clearance.2016

    • Author(s)
      Ito K, Turcotte R, Cui J, Zimmerman SE, Pinho S, Mizoguchi T, Arai F, Runnels JM, Alt C, Teruya-Feldstein J, Mar JC, Singh R, inkel T, Suda T, Lin CP, Frenette PS, Ito K
    • Journal Title

      Science

      Volume: 354(6316) Pages: 1156-1160

    • DOI

      10.1126/science.aaf5530

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Setdb1 maintains hematopoietic stem and progenitor cells by restricting the ectopic activation of gluconeogenetic metabolism.2016

    • Author(s)
      Koide S, Oshima M, Takubo K, Yamazaki S, Nitta E, Saraya A, Aoyama K, Miyagi Y, Miyagi S, Nakajima-Takagi Y, Matsui H, Arai F, Suzuki Y, Kimura H,, Nakauchi H, Suda T, Shinkai Y, Iwama A
    • Journal Title

      Blood

      Volume: 128 Pages: 638-649

    • DOI

      10.1182/blood-2016-01-694810

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Maintenance of the functional integrity of mouse hematopoiesis by EED and promotion of leukemogenesis by EED haploinsufficiency2016

    • Author(s)
      Ikeda K-I, Ueda T, Yamasaki N, Nakata Y, Sera Y, Nagamachi A, Miyama T, Kobayashi H, TakuboK, Kanai A, Oda H, Wolff l, Honda Z-1, Ichinohe T, Matsubara A, Suda T, Inaba T, Honda H
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 29454

    • DOI

      10.1038/srep29454

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Repopulation dynamics of single haematopoietic stem cells in mouse transplantation experiments: Importance of stem cell composition in competitor cells.2016

    • Author(s)
      Ema H, Uchinomiya K, Morita Y, Suda T, Iwasa Y.
    • Journal Title

      J. Theor. Biol

      Volume: 394 Pages: 57-67

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2016.01.010.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mitochondria metabolism in HSCs and niche2017

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      US-Japan Symposium on Normal/Malignant Hematopoiesis and Novel Therapies
    • Place of Presentation
      Hawaii
    • Year and Date
      2017-02-21 – 2017-02-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metabolic exchange between stem cells and niche cells.2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      39th Annual Meeting Molecular Biology Society of Japan (MBSJ)
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Year and Date
      2016-12-01 – 2016-12-03
    • Invited
  • [Presentation] Metabolic exchange between stem cells and niche cells.2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      The forty-seventh international symposium of the Princess Takamatsu cancer research fund.
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2016-11-08 – 2016-11-10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metabolic interaction of hematopoietic stem cells with niche cells2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      The 5th International Forum on stem cells.
    • Place of Presentation
      Tianjin
    • Year and Date
      2016-10-28 – 2016-10-29
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metabolic exchange between stem cells and niche cells.2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      Metabolism and CancerPalavas-les-Flots
    • Place of Presentation
      France
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metabolome in stem cells2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      SGCC 9th Annual Scientific Meeting
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-07-20 – 2016-07-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hematopoietic stem cell aging2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      1st International symposium on stem cells, aging, and disease
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2016-06-29 – 2016-06-29
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cell Metabolism of HSCs and their niches2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      EMBL conference
    • Place of Presentation
      Heidelberg
    • Year and Date
      2016-06-03 – 2016-06-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hematopoietic stem cells.2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      DKFZ Mini-symposium
    • Place of Presentation
      Heidelberg
    • Year and Date
      2016-06-03 – 2016-06-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Stem Cell Metabolism in Steady-State and Stress Hematopoiesis2016

    • Author(s)
      Toshio Suda
    • Organizer
      ISRASTEM and ISCS Joint Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Tel Aviv
    • Year and Date
      2016-04-05 – 2016-04-05
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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