Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

TGF-β / 血管新生 / ES細胞 / BMP / 骨芽細胞 / シグナル伝達 / 受容体 / 細胞分化 / 血管内皮細胞 / 平滑筋細胞

1)マウスのES細胞はFlk-1陽性の血管前駆細胞に分化したあと、VEGFの作用の有無により、血管内皮細胞や血管平滑筋細胞に分化する。血管内皮細胞と平滑筋細胞が共存する条件では潜在型TGF-βが効率良く活性化されることが知られている。この系においてTGF-βレセプターキナーゼの抑制剤であるSB-431542を添加したところ、血管内皮細胞の増殖とシート形成が著明に促進されることが明らかとなった。血管内皮細胞ではタイトジャンクションの形成に関わるclaudin-5の産生がSB-431542によって著明に上昇し、細胞と細胞の境界に集積している像が観察された。
2)我々は、マウス間葉系前駆細胞C2C12とヒト間葉系幹細胞をBMP4で骨芽細胞へ分化誘導する系において、BMP4が内因性のTGF-βの作用を活性化してSmad6の発現を誘導し、その結果、Smad6がBMP4による骨芽細胞分化を抑制することを見いだした。SB431542は内因性のTGF-βの作用を抑制し、Smad6の発現を抑制した結果、骨芽細胞分化をBMP4と協調的に促進した。この結果は、TGF-βシグナルを制御することによってBMPシグナルを増強する可能性を示唆し、骨・軟骨再生医療に応用できると考えられた。
3)我々はヒト微小血管内皮細胞(HMEC)とES細胞由来血管内皮細胞に対してBMP4がその増殖を強く促進し、アポトーシスを抑制することを明らかにした。BMP4の標的遺伝子を解析した結果、BMP4はId-1やVEGFR2、Tie-2の発現を亢進させ、さらにこれらの受容体のリン酸化を促進することが明らかとなり、BMP4による血管内皮細胞増殖促進作用はVEGF-A/VEGFR2とAngiopoietin-1/Tie-2シグナル伝達系を介していることが示唆された。

骨粗鬆症 / エストロゲン / SNP / 骨芽細胞 / 標的遺伝子 / 受容体 / エストロゲン受容体 / トランスジェニックラット / DNAチップ / 性差 / 応答遺伝子

エストロゲン受容体のαとβ両方の活性を抑えるドミナントネガティブ体を発現するトランスジェニックラットを作製したところ、雌において閉経後骨粗鬆症モデルとしての卵巣摘除後ホルモン補充に対し抵抗性を示した。次に、雄の骨代謝におけるエストロゲン受容体の重要性を示し、さらにこの疾患モデル動物由来の骨芽細胞よりエストロゲンの新しい標的遺伝子として、DNAチップ解析によりサイクリンD2,D3を同定した。主にSNPを用いた遺伝解析から、閉経後骨粗鬆症と疾患遺伝子の関連を示した。特に閉経後骨粗鬆症の重要な遺伝因子と考えられるエストロゲン受容体αとβの遺伝子多型と骨量、骨代謝マーカーとの関連が認められることを示した。特に、VDP,IL6,TNFα,β3AR,Klotho,BNP,TNFR1,LRP5/6の遺伝子多型において、骨量もしくは骨代謝マーカーとの有意な相関を認め、遺伝子診断のための新しいマーカーとしての応用、オーダーメード医療への応用が期待される。独自に開発した方法によってエストロゲン応答配列を持つDNA断片を得て、RBCCファミリーの一員であるEfpを同定し、さらにその改良法を考案しEBAG9を含む複数の標的遺伝子を同定した。エストロゲン応答乳癌細胞にEfpを発現させたところ増殖を促進し、エストロゲン非依存性の増殖能を獲得した。逆にEfpの発現を抑えると増殖が抑制された。Efpは細胞周期のブレーキ役14-3-3σの破壊を担うユビキチンリガーゼであることを解明し、細胞周期進行の新しい分子メカニズム、癌耐性獲得の新しい病態モデルを提唱した。このことからEfPは癌治療、創薬の新規分子標的であることを示した。今後性ホルモンと骨代謝におけるこれら応答遺伝子の意義についてこの研究を発展させていく。

TGF-β / DNAマイクロアレイ / 浸潤 / 受容体 / Smad / 血管内皮細胞 / 転写調節 / 細胞分化 / 骨形成因子 / 骨芽細胞 / シグナル伝達 / 表皮角化細胞 / 血管新生

1.BMPによるC2C12細胞の骨芽細胞への分化にSmadがどのように関わっていくかを、アデノウィルスベクターによる発現系を用いて検討した。BMP処理を行った細胞で、ALP活性の上昇が認められるが、Smad1及びSmad5を過剰発現された細胞ではその活性が更に増強された。抑制型Smadを過剰発現させた細胞では、逆にALP活性の低下が認められた。C2C12細胞の骨芽細胞様分化誘導におけるBMP-4とBMP-6のシグナル経路を解析した。BMP-4は主にALK-3に結合してSmad1/5/8を活性化するのに対し、BMP-6はALK-2に結合しSmad1/5を活性化した。また、BMP-4とBMP-6の両者を加えることにより、いずれか一方よりも強力な分化誘導作用が見られた。
2.血管内皮細胞ではTGF-βのI型受容体であるALK-5に加えてALK-1が発現しており,それぞれが異なるR-Smadを活性化する。血管内皮細胞におけるTGF-βの標的遺伝子を明らかにする目的で,ヒト臍帯静脈血管内皮細胞に活性型のALK-1とALK-5をアデノウイルスベクターを用いて導入し,オリゴヌクレオチドマイクロアレイを行った。その結果、約7000の遺伝子の中からALK-1ではSTAT1、endoglin、Idファミリーの転写因子、Smad6、Smad7などが特異的に誘導されることがわかった。一方、ALK-5ではclaudin5の抑制が見られ、tight junctionの形成がALK-5で影響を受けることが考えられた。ヒト臍帯静脈血管内皮細胞にALK-5を導入すると細胞の増殖抑制が見られ、一方ALK-1を導入するとin vitroでの細胞分化促進が見られたことから、DNAチップで得られた遺伝子が血管内皮細胞の増殖・分化に関与していることが示唆された。

【研究分担者】
宮澤恵二	東京大学	大学院・医学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
細井孝之	東京都老人医療センター	医長(研究職)	(Kakenデータベース)
小川純人	東京大学	医学部・附属病院	教務職員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
今村健志	癌研究所・生化学部	主任研究員	(Kakenデータベース)
川畑正博	癌研究所・生化学部	主任研究員	(Kakenデータベース)
加藤光保	癌研究所・生化学部	主任研究員	(Kakenデータベース)