【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】24500394 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / ニューロン / 分化 / 遺伝子発現 / 大脳新皮質 / 発生・分化 / 脳・神経 / 神経科学 / 転写因子

【研究成果の概要】

知覚や随意運動などの高次の機能を担う大脳の新皮質は、発生の過程で神経幹細胞が経時的に異なるニューロンを生み出すことで６層の構造を形成する。本研究では大脳皮質の形成原理を理解するために、神経幹細胞からニューロンへの分化の過程で作動する遺伝子プログラムに焦点をあて、層特異的なニューロンの分化機構について解析を行った。まずマウスの大脳皮質において各層の神経前駆細胞に発現する遺伝子群を網羅的に同定し、これら遺伝子のニューロンの分化における機能について検証した。一連の解析により、大脳皮質の神経回路形成における層特異的遺伝子プログラムを介した樹状突起のパターニングおよび配置決定機構について明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】23592912 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

間葉系細胞 / 分化 / 遺伝子導入 / 転写因子 / 遺伝子ノックダウン / 再生医学 / 骨 / 軟骨

【研究成果の概要】

再生医療における最も有力な細胞源である間葉系細胞の欠点、すなわち継代による分化能の低下という欠点は未だ解消されていない。そこで、本研究では、間葉系細胞分化多能性維持に重要かつ臨床応用にあたって安全な因子を同定することにより細胞数の限界という問題を解消し、骨・軟骨再生医学の適応範囲を広げることを目的に研究を行った。その結果、Nfatc1、Runx1、Runx3が間葉系細胞分化多能性に重要であることが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】22689027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子心臓病態学 / 心臓 / 心筋細胞 / 分化 / 転写因子

【研究成果の概要】

iPS細胞は線維芽細胞にES細胞特異的転写因子を導入し樹立される多能性幹細胞である。患者特異的心筋細胞を得るにはiPS細胞を樹立・維持し分化・選別する。また心臓特異的転写因子を線維芽細胞に導入することで直接心筋細胞の分化誘導が可能であると考えられている。心筋特異的転写因子を線維芽細胞に遺伝子導入し、心筋特異的遺伝子発現が上昇することを確認した。これらにより心筋再生医療へ応用されることが期待される

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】19591139 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨髄性白血病 / C / EBP / PU.1 / Myc / 分化 / レチノイン酸 / 増殖 / MLL遺伝子 / FLT3-ITD / 骨髄系分化 / 単球系分化 / 急性骨髄性白血病 / プロテオーム解析 / 転写因子 / 融合遺伝子

【研究成果の概要】

LL遺伝子異常を有する急性骨髄性白血病(AML)における、顆粒球系分化に重要な転写因子C/EBPαおよびC/EBPεの意義を明らかにするために、同異常を有する細胞株に遺伝子導入したところ、成熟単球分化が誘導された。この時、単球系分化に重要な転写因子Sfpi-1(PU.1)の発現を伴い、癌遺伝子Mycはこれに拮抗的に作用した。レチノイン酸存在下でも生じる成熟単球分化においても、C/EBPαおよびC/EBPεの発現増加を伴っていた。これらの所見は、MLL遺伝子異常を有するAMLに対する分子療法の基礎的所見として重要であると考えられた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】14657160 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / タシパク質間相互作用 / LIMタンパク / 核外移行シグナル / カルシウム / P19CL6細胞 / 心筋分化 / 遺伝子発現 / 分化 / GFP / 骨格筋細胞 / side population / nifedipine / 共培養 / 伸展刺激

【研究成果の概要】

私たちは、心筋特異的転写因子CSXと相互作用するLIMタンパクCalを同定し、CalがCSXと協調的に標的遺伝子の転写を活性化していることを報告した。今回は、CSXの転写活性に対するCalの作用機構について検討を行った。まず、CalとGal4 DNA結合ドメインとの融合タンパクはGal4結合配列を含むルシフェラーゼのレポーター遺伝子の転写活性を有意に増強させることから、Cal自身に転写活性化ドメインが存在することが示された。次に、Calには核外移行シグナル(nuclear export signal:NES)が存在し、NESによる核外移行を阻害するleptomycin Bで処理すると、Calの細胞内局在が細胞質から核内に移行すること、さらにロイシンリッチな配列を欠損したCal変異体が核内に局在することを見いだした。さらに、カルシウムイオノフォアA23187の投与10分後にCalの局在が細胞質から核内に変化することから、通常CalはNESにより細胞質に局在しているが、細胞内カルシウム濃度を上昇させるような刺激によって核内へとその局在を変えることが示唆された。また、NESを欠損し核内に局在するCal変異体(Cal-ΔNES)は、野生型のCalよりもCSXによる心房性ナトリウム利尿ペプチド遺伝子プロモーター活性をさらに増強させ、Cal-ΔNESを恒常的に発現するP19Cl6細胞は通常のP19CL6細胞よりも高率に心筋細胞に分化し、GATA-4やsarcoplasmic reticulum Calcium-ATPase 2、connexin 43、Calreticulin、ANPなどの遺伝子発現も亢進していた。以上より、Calは細胞内局在を変化させ、核内ではCSXと結合してCSXの転写活性を制御することで、心筋細胞分化を調節していると考えられる。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】11780568 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

bHLH型転写因子 / Notch / Jagged1 / オリゴデンドロサイト / アストロサイト / 転写因子 / Mash1 / 発生 / 分化 / グリア / bHLH

【研究成果の概要】

オリゴデンドロサイトの発生はNotchシグナリングによって調節されている。すなわち、神経軸策の表面にはリガンドであるJagged1が発現しており、この情報がオリゴデンドロサイト前駆細胞が発現しているNotch受容体に伝わるとオリゴデンドロサイトの発生が抑制される。私はこのNotchシグナリングの下流にベーシック・ヘリックス・ループ・ヘリックス(bHLH)型転写因子Mash1を見いだした。Mash1はオリゴデンドロサイトに促進性に働き、これをHes5、IdsなどのHLH型転写因子が抑制性に調節している可能性を示した。さらに、オリゴデンドロサイト前駆細胞株であるCG4細胞を用いてMash1蛋白質のDNA結合活性をゲルシフトアッセイ法を用いて測定した。前駆細胞には活性型Mash1が存在するが、オリゴデンドロサイト、またはアストロサイトに分化誘導をかけたCG4細胞にはMash1の活性は検出されなかった。ところが誘導の前後でMash1-mRNAの量は変化しなかった。Mash1の活性はId2、3、4によって調節されているらしい。Id2、3、4-mRNAはオリゴデンドロサイト分化誘導開始後一過性に発現が消失し72時間後には再び強く発現していた。一方、CG4細胞をアストロサイトへ分化誘導をかけた際には持続的なIdsの発現上昇が見られた。未分化なCG4細胞にHes5やId2を強制発現させると、細胞分化に特徴的な突起伸展が見られた。Mash1ノックアウトマウスの発達段階の脊髄を解析したところオリゴデンドロサイトの分化遅延を示唆する結果が得られた。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07559018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / シグナル伝達 / 造血因子 / RAS / STAT / 細胞増殖 / 細胞分化 / 細胞死 / 造血 / JAK / レトロウイルス / アポトーシス / サイトカイン受容体 / JAKキナーゼ / 転写因子 / 分化

【研究成果の概要】

本研究では、IL-3/GM-CSFにより活性化される主要なシグナル経路であるRasとSTAT5の機能解析を行うとともに、それらの変異分子の作成と発現によるシグナル経路の制御法の開発を目指した。
サイトカインによる造血細胞の細胞死の抑制にRASの活性化が重要である。そこで、部分活性型RAS変異体を用いて細胞死抑制のシグナル解析を行った。その結果、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とP13キナーゼ経路の両方を使って細胞死を抑制していることを明かにした。また、サイトカイン除去により誘導される細胞死においても、FASなどによる誘導的な細胞死と同様にCaspase-3が活性化されること、さらに、それがサイトカイン除去に伴う細胞死に重要であることを示した。しかし、RASによる細胞死の抑制とCaspaseの活性との関連は現在検討中である。
IL-3/GM-CSFなどの造血因子がSTAT5を活性化することを見出していたが、そのサイトカイン機能における役割は不明であった。そこで、STAT5の標的遺伝子のクローニングを行い、SH2ドメインのみをもつ新規分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatinM(OSM)などを得た。CISはSTAT5により誘導される分子でSH2ドメインによりチロシンリン酸化された受容体などに結合してサイトカインのシグナルを抑制する負の調節分子であることを証明した。また、OSMの発現および機能の解析から、OSMは血液幹細胞が発生するaorta/gonad/mesonephros(AGM)領域での発現が認められること、AGM由来の細胞の培養系にOSMを添加することで血液の産生が著しく増加することを見い出した。さらに、この培養系では血管内皮細胞の増殖もOSMにより促進されることなどから、OSMは血管内皮と血球の共通の前駆細胞であるhemangioblastに作用する可能性が示唆された。
優勢抑制型のSTAT5変異体を作成して、STAT5の機能を検討した。IL-3依存的に増殖するBaF3細胞に優勢抑制型STAT5を発現すると、IL-3依存的な細胞増殖が有為に抑制された。この結果はSTAT5で制御されている遺伝子が細胞増殖に関与していることを示唆する。一方、赤芽球系細胞株SKT6はEPOに応答して分子しヘモグロビンを産生する。この細胞にEPO受容体の変異体および優勢抑制型のSTAT5変異体を発現することで、STAT5の活性化がEPOによる赤芽球分化において重要であることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1997

【配分額】7,600千円 (直接経費: 7,600千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】04454171 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / Wilms腫瘍 / 癌抑制遺伝子 / WT1 / 細胞周期 / 分化 / cyclin / CDK / 白血病 / Zinc finger / 増殖 / zinc finger / splicing / WT遺伝子 / WT蛋白質

【研究成果の概要】

Wilms腫瘍の癌抑制遺伝子産物WT1が細胞の増殖、分化に果たす役割を明らかにすることを目的として研究を進め以下の結果を得た。
1.WT1蛋白質による細胞周期制御機構の解析
WT1cDNAをNIH3T3細胞に微量注入して過剰発現させる実験により、WT1がG1期に作用して細胞周期のS期への進行を抑制する機能をもつことを明らかにした。さらにCDK2/cyclin EあるいはCDK4/cyclin D1をWT1と同時に過剰発現するとWT1の効果が阻害されることを見いだした。また、WT1を過剰発現している細胞では、血清によるCDK2、CDK4、cyclin D1の発現誘導はおこるが、CDK2およびCDK4の活性亢進はおこらなかった。これらの結果から、WT1による細胞周期の制御機構にはCDK/cyclinの機能制御が重要であると考えられた。
2.WT1蛋白質による細胞分化制御機構の解析
WT1は白血病細胞やEC細胞の分化にともなって発現が低下すること、WT1を恒常的に発現させるとEC細胞がapoptosisをおこすことを見出した。したがって、WT1の発現低下は正常な分化に必須の現象であると考えられた。また、急性白血病ではWT1が異常発現しており予後と相関があること、WT1のPCRによる定量が残存白血病の検出に有用であることが明かとなった。
3.WT1結合蛋白質の同定
酵母を用いたtwo-hybrid systemを用いてWT1結合蛋白質をコードする可能性のあるcDNAを単離し、遺伝子産物がin vitroでWT1と結合することをみいだした。今後in vivoでのWT1結合能および機能の解析を進めて行く予定である。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】6,100千円 (直接経費: 6,100千円)