【研究分野】内分泌学

【研究領域課題番号】17390270 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ES細胞 / メタボリックシンドローム / ホルモン / 内皮細胞 / 血管平滑筋細胞 / 脂肪細胞 / 再生医療 / アドレノメジュリン / アドレメジュリン / Notch / VEGF / cAMP / 動脈 / 血管

【研究成果の概要】

メタボリックシンドロームおよびその合併症においては、増殖肥大した脂肪から分泌される生理活性ホルモン(アディポサイトカイン)の異常および高血糖、高血圧等に曝露された血管内皮細胞からの血管ホルモン分泌異常の双方が重要である。本研究は、メタボリックシンドロームにおける異常分化した脚肪細胞や血管構成細胞の機能是正、再生を目指し、無限の増殖性と全ての細胞に分化し得る多能性を有するES細胞(胚幹細胞)より同定した内皮細胞及び血管平滑筋細胞の双方に分化し、血管を構築できる"血管前駆細胞(Vascular Progenitor Cells ; VPC)"よりメタボリックシンドロームの病態に関わる細胞群の共通の前駆細胞、"間葉系前駆細胞"(Mesenchymal Progenitor Cells ; MPC)を同定純化し、さらにこの細胞を用いてメタボリックシンドローム新規ホルモンによる間葉系細胞分化異常の是正を目指した細胞分化再生治療の開発を目指した。
本年度の研究により以下の成果を得た
1.ヒトES細胞より、内皮細胞、血管平滑筋細胞および軟骨細胞、脂肪細胞への各細胞系譜に分化誘導できる培養法を見出した。
2.我々が血管再生作用を有することを報告した血管拡張ホルモンであるアドレノメジュリン(adrenomedullin ; AM)が、in vitroおよび我々が開発したAMトランスジェニックマウスへのVPCの移植実験より、in vivoの双方において、ヒトES細胞由来VPCから内皮細胞への分化を高効率に誘導することを明らかにした。
3.AMがマウス脂肪組織において高いレベルで発現していることが明らかとなった。脂肪組織内の脂肪細胞および非脂肪細胞ではほぼ同程度の遺伝子発現が認められた。
4.AM発現を認める2種類の脂肪細胞株とヒトES細胞由来VPCとの共培養において、VPCから内皮細胞への高効率の分化誘導が観察された。
5.AMはcAMPを介してNotchシグナルを活性化し、血管内皮細胞分化を促進しさらに血管内皮細胞の動脈分化を誘導することが示された。
今回の検討より、今後VEGF、AM等の血管分化を促進する液性因子による血管再生治療と血管前駆細胞移植とを組み合わせることにより、より高効率な血管再生療法の確立が期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】15,500千円 (直接経費: 15,500千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】15209028 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒトES細胞 / 再生医学 / 前駆細胞 / 内皮細胞 / 血管平滑筋細胞 / VEGF / ナトリウム利尿ペプチド / アドレノメジュリン / ES細胞 / 再生医療 / 血管再生 / 血管新生

【研究成果の概要】

1.ヒトES細胞からの血管前駆細胞の同定:
ストローマ細胞株(OP9細胞)と共培養することで、Flk1^+TRA1^-VEcadherin^-PDGFRβ^+の細胞が分化誘導され、この細胞群が血管前駆細胞(VPC)の特性を有していた。
2.血管ホルモンの血管再生作用の発現とその分子機構の解析-血管再生への応用
2-a.発生工学的手法によるナトリウム利尿ペプチドの血管再生作用の発見と遺伝子治療への応用:ナトリウム利尿ペプチド(NP)システムの種々の遺伝子変異動物およびアデノウィルスを用いた遺伝子導入により、NPの血管再生作用を発見した。2-b.アドレノメジュリンの障害内皮再生作用及び血管再生作用の発見とその分子機構の解析:NPと同様に血管拡張作用を有するアドレノメジュリン(AM)がcAMP/プロテインキナーゼAの活性化と、PI_3キナーゼ/Akt系の活性化により血管再生作用を発揮することを明らかにした。また、AM単独過剰発現トランスジェニックマウスを開発し、in vivoでのAMの血管再生作用を証明した。2-c.アドレノメジュリンによるES細胞由来血管前駆細胞からの内皮細胞分化誘導作用の発見:AMがVEGFと協調し、マウスES細胞由来VPCの内皮細胞への分化を強力に促進することを明らかにした。
3.ヒトES細胞由来血管前駆細胞の生体移植とその治療応用の検討:
ヒトES細胞由来VPCより分化された発生初期内皮細胞および血管平滑筋細胞の生体移植により、皮膚潰瘍モデルおよび閉塞性動脈硬化モデルにおいてヒト血管が効率よく構築され血流回復治療効果が認められた。
4.ヒトES細胞由来血管前駆細胞を用いたヒト血管発生分化関連遺伝子発現のジーンプロファイリングとデータベース構築:
ヒトES細胞由来VPCを用いて、マイクロアレイ法にてヒト血管発生分化誘導に関与する遺伝子群を網羅的に解析し、データベースを構築することを試みた。
5.マウスES細胞由来VPCの人工血管への播種と拍動流負荷による血管細胞への分化誘導の試み:
ポリウレタン性多孔性の生体移植用の人工基材を開発し、マウスES細胞由来VPCを回転培養にて播種し、拍動流負荷装置で還流刺激を加えたところ、VPCはずり応力により内皮細胞が分化し、さらに伸展刺激により血管平滑筋細胞が分化増殖した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)