【研究分野】高分子・繊維材料

【研究領域課題番号】17H01223 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自己組織化 / ハニカムスキャフォールド / ラマン散乱 / 微粒子 / 幹細胞 / 原子間力顕微鏡 / フェイズフィールド / バイオナノテクノロジー / ハニカムフィルム / 分化 / 高分子構造・物性 / 発生・分化 / バイオテクノロジー / ナノ材料 / 応用数学

【研究成果の概要】

弾性率制御されたハニカムスキャフォールドの作製法を確立し、ヒト間葉系幹細胞（hMSC）やiPS細胞などの幹細胞および神経系細胞などについてその接着・増殖・分化をモニタリングすることに成功した。これらのデータベースを基に特徴的な分化制御能を与える材料変面条件を得ることに成功した。また、Coupled Cahn-Hilliard方程式を基にした高分子微粒子構造制御の理論モデル構築に成功し、本モデルを基に自己組織化による有機無機コンポジット微粒子の作製に成功した。磁性粒子と金ナノ粒子をコンポジットした高分子微粒子は液中で磁場によって任意の部位のラマン散乱測定が可能であることを明らかとした。

【研究の社会的意義】

幹細胞の分化制御は再生医療において重要な技術であり、これまでサイトカインや遺伝子導入など、液性因子を用いた分化誘導が行われてきた。本研究は幹細胞の培養環境であるスキャフォールドの構造と力学物性が幹細胞の接着・増殖・分化に与える影響を明らかとするものであり、本研究により明らかにされた幹細胞分化とスキャフォールド等の培養条件の相関は、再生医療の発展に資するものである。
さらに本研究で開発した微粒子による局所部位でのラマン散乱計測プローブは、細胞などの液体中でも特定の位置の化学物質の動態情報を３次元的に取得することを可能にするものであり、上記のスキャフォールドによる幹細胞分化機序の解明に貢献する。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】43,290千円 (直接経費: 33,300千円、間接経費: 9,990千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】16H04798 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / 初期ニューロン / 細胞分化 / 進化 / 大脳新皮質 / カハールレチウス細胞 / サブプレート細胞 / 遺伝子発現 / カハール・レチウス細胞 / サブプレート / 幹細胞 / 細胞・組織 / 発生・分化 / 神経科学

【研究成果の概要】

哺乳類以降で急速に発達し、ヒトにおいて最も数が増大した大脳皮質で最初に誕生するニューロン群は、その発現分子も含め、これまで知見が極めて乏しかった。本研究では大脳皮質初期ニューロンの分子多様性の意義を明らかにすることで、哺乳類特有の大脳皮質の形成機構を解明することを目的とした。特にゲノムワイドアプローチによる初期ニューロンに特異的に発現する新規遺伝子群の同定、異種間遺伝子導入・細胞移植により、大脳皮質初期ニューロンに発現する遺伝子の多様性が、哺乳類特有の大脳皮質構造の形成に重要な役割をもつことが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】26670396 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

循環器 / 分子心臓学 / 発生・分化 / 幹細胞

【研究成果の概要】

本研究において我々は、マウスと鳥類胚を用いた発生学的実験により、従来「心臓神経堤細胞」として知られていた後耳胞領域より頭側の（前耳胞）頭部神経堤細胞が心臓内に遊走し、冠動脈平滑筋を始め、半月弁や心筋層内の間葉細胞に分化することを見出した。さらに単一細胞の遺伝子発現解析により、心臓内に流入する神経堤細胞の一群にはc-Kitなど幹細胞マーカーを発現する細胞群が含まれ、神経堤幹細胞としての多分化能をもつ細胞が心臓内においても保持されている可能性が示された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】腫瘍生物学

【研究領域課題番号】23701063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 遺伝子 / 癌 / トランスレーショナルリサーチ / 発生・分化 / ヒストンメチル化酵素 / EZH2遺伝子 / KLF2遺伝子 / 癌幹細胞

【研究成果の概要】

がん幹細胞の維持に関与するヒストンメチル化酵素(HMT)に着目し、その標的遺伝子の同定、分子機構を解明することを目的として研究を推進した。その結果、(1)HMTであるEZH2遺伝子産物の新規標的遺伝子であるKLF2を同定した。また、(2)KLF2遺伝子の機能解析を行い、KLF2が腫瘍形成能、転移能に影響を及ぼすことが判明した。KLF2遺伝子の発現を乳癌、前立腺癌の臨床検体で評価し、腫瘍マーカーへの応用が可能である根拠が得られた(Oncogene 2011)。以上から、同分子が癌の標的分子治療へ応用できると考えた。最終年度は、KLF2遺伝子の癌幹細胞形質に及ぼす影響をFCM、遺伝子発現により検証を行い、本分子が癌細胞の幹細胞性に関わることが判明した。さらに、KLF2遺伝子の発現を誘導する低分子化合物のスクリーニングを目的に、レポータアッセイを基本としたセルベースのハイスループットスクリーニング系を構築し、薬剤ライブラリーを用いて網羅的に検討した。その結果、代謝性疾患に臨床応用されている薬剤により、KLF2遺伝子が誘導されることが分かった。結果、すでに大きな副作用の無い本剤を腫瘍の治療薬として応用できる可能性が示唆された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】解剖学一般(含組織学・発生学)

【研究領域課題番号】20590196 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞・組織 / 再生医学 / 脳・神経 / 発生・分化 / 神経科学 / 中枢神経系 / 幹細胞 / 遺伝子 / 細胞死

【研究成果の概要】

我々が既に単離同定している神経幹細胞に発現する新規遺伝子群のなかかのひとつSE90/radmis遺伝子について解析を進めた。in situ hybridization解析により、radmis mRNA発現は胎生期の脳室周囲層、および生後や成体脳の側脳室の脳室下層といった神経幹細胞が局在すると考えられる部位での発現が認められた。また特異的抗体による組織学的解析の結果、radmisタンパクは神経幹細胞の放射状細胞突起と分裂期紡錘体微小管に一過性に局在し、分裂後は速やかに後期促進複合体APC/Cdh1によるユビキチン化を受けてタンパクが分解され、幹細胞内から除去される可能性が示された。実際の個体レベルでの神経発生過程でのradmis遺伝子の機能を検討するため、ユビキチン化を受けないよう改変した変異型radmis遺伝子を作製し、子宮内電気穿孔法によりマウス胎児の脳室内へ遺伝子導入を行った。その結果、radmis遺伝子を強制発現した神経幹細胞では分裂の亢進と細胞移動の異常が起きる事が明らかとなった。以上のデータからradmisが神経幹細胞の分裂制御に重要な働きを持つことが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【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】循環器内科学

【研究領域課題番号】13877110 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

臍胎血 / 心筋細胞 / 分化誘導 / 血管内皮細胞 / 再生医学 / 多能性幹細胞 / 心不全 / 細胞移植 / 発生分化 / 幹細胞 / 臍帯血

【研究成果の概要】

【目的】臍帯血より心筋分化能を有する可能性のある細胞を単離し、増殖し、分化誘導を試みた。【方法】(1)臍帯血よりauto MACSを用いて、CD45陰性、CD29陽性、CD34陰性、CD44陽性の細胞群を単離し、ファイブロネクチン塗布培養皿上に接着させた。(2)この細胞を培養し、細胞の増殖曲線を作成した。(3)この細胞の表面抗原をFACS解析した。(4)この細胞をインスリン存在下で培養し、脂肪細胞への分化を観察した。(5)この細胞を0.1mMデキサメサゾン、0.05mMアスコルビン酸-2リン酸、10mMβ-グリセロフォスフィト存在下で培養し、骨芽細胞への分化を観察した。【結果】(1)臍帯血より上記表面抗原の抗体を利用することにより、付着系の間葉系幹細胞が回収できた。この細胞はin vitroである程度増殖させることが可能であった。(2)増殖曲線は一週間で3倍程度の増加速度であった。(3)インスリン存在下ではこの細胞は脂肪細胞に分化した。(4)デキサメサゾン、アスコルビン酸-2リン酸、β-グリセロフォスフィト存在下ではこの細胞は骨芽細胞に分化した。フォンコッサ染色陽性の細胞が観察された。【結論】臍帯血細胞中には間葉系の幹細胞が存在した。この細胞が心筋細胞に分化するかはさらなる研究が必要と考えられた。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】13470151 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

心筋細胞 / 骨髄間葉系幹細胞 / 分化誘導 / 再生医学 / 幹細胞 / CD抗原 / 細胞移植 / 骨髄 / 表面抗原 / FACS / 多分化能 / 多能性幹細胞 / 心不全 / 発生分化 / 間葉系幹細胞 / 細胞増殖因子 / サイトカイン

【研究成果の概要】

【目的】骨髄血より心筋分化能を有する可能性のある細胞を単離し、増殖し、分化誘導を試みた。
【方法】(1)骨髄血よりauto MACSを用いて、CD45陰性、CD29陽性、CD34陰性、CD44陽性の細胞群を単離し、ファイブロネクチン塗布培養皿上に接着させた。(2)この細胞を培養し、細胞の増殖曲線を作成した。(3)この細胞の表面抗原をFACS解析した。(4)この細胞をインスリン存在下で培養し、脂肪細胞への分化を観察した。(5)この細胞を0.1mMデキサメサゾン、0.05mMアスコルビン酸-2リン酸、10mMβ-グリセロフォスフィト存在下で培養し、骨芽細胞への分化を観察した。(5)この細胞を既知の種々の増殖因子で刺激し、心筋分作を観察した。
【結果】(1)骨髄血より上記表面抗原の抗体を利用することにより、付着系の間葉系幹細胞が回収できた。この細胞は,in vitroである程度増殖させることが可能であった。(2)CD29陽性、CD45陰性、CD44陽性、CD34陰性、CD13陰性、CD49e陽性であった。(3)インスリン存在下ではこの細胞は脂肪細胞に分化した。(4)デキサメサゾン、アスコルビン酸-2リン酸、β-グリセロフォスフィト存在下ではこの細胞は骨芽細胞に分化した。フォンコッサ染色陽性の細胞が観察された。(5)この細胞はIGF-1,FGF, TGFb, LIF, EGF, PDGF,エンドセリンでは心筋分化の誘導活性は無かった。しかし、Wntにより心筋特異的転写因子の一部が誘導された。
【結論】骨髄血細胞中の間葉系幹細胞はある種の増殖因子により心筋分化が誘導されると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】16,400千円 (直接経費: 16,400千円)