【研究分野】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】24658244 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

初期発生 / 細胞分化 / 母性mRNA / 2細胞期胚 / 4細胞期胚 / 初期胚 / 発生 / 分化 / 卵母細胞 / 卵

【研究成果の概要】

初期発生期における細胞分化に関与する母性mRNAを探索するために、RNAシーケンス行った。その結果、大部分の母性mRNAは受精後急激に分解されるが、約30％は急激な分解から逃れており、さらに全体の7.6％に相当する691遺伝子由来のものは1細胞期の間にほとんど分解されないことが明らかとなった。また、これら急速な分解を受けないものに機能的特徴があるかどうかを調べるために、gene ontology解析を行ったところ、転写に関わる遺伝子が顕著に多いことが分かった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【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】小児科学

【研究領域課題番号】24591540 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞分化 / RH-RhoGEF / 核膜 / Rho活性化因子 / 白血病 / 核エンベロープ / リン酸化修飾 / 白血病細胞 / 分化 / 核移行

【研究成果の概要】

RH-RhoGEF（guanine nucleotide exchange factor）－RHドメインを有する低分子量G蛋白Rho活性化因子－の一員、p115RhoGEFは、三量体G蛋白質、G13-RH-RHoGEF-Rho活性化を介したアクチン再構成カノニカルシグナルとは全く違う、新規シグナル伝達経路を用いて、急性骨髄性白血病細胞の分化の促進に作用していることを明らかにした。p115RhoGEFは、核膜構造変化や、転写調節因子とのタンパク複合体形成を制御して、分化に重要な役割を果たす。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】24390096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / エピジェネティクス / リプログラミング / がん / エピゲノム / 脱分化 / 細胞分化 / 分化 / 癌

【研究成果の概要】

生体内で細胞初期化を誘導可能な4つの転写因子、Oct3/4, Sox2, Klf4, Mycを強制発現可能なマウスを作製した。生体内で体細胞が初期化できるマウスに不完全な細胞初期を誘導すると、小児芽腫に類似した癌が発生することを見いだした。発生した腎臓腫瘍細胞をFACSにて回収後、再度初期化因子を誘導することで腫瘍細胞からiPS細胞が樹立可能であった。腎臓腫瘍細胞由来iPS細胞で作製したキメラマウスでは、非腫瘍性の腎臓に寄与していることが確認された。iPS細胞の樹立、再分化には遺伝子配列の変化は必要としないことから、エピゲノム制御の変化が本発がん過程に重要な役割を果たしていることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)

【研究分野】生体生命情報学

【研究領域課題番号】23650152 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 分化 / 数理モデル / 計算機シミュレーション / 安定性 / 細胞分化

【研究成果の概要】

本研究は、数理モデルを用いた解析を用いて、幹細胞の分化機構の理解することを目的とした。細胞分化を引き起こす制御ネットワークの探索を行うことによって、出現し得る分化過程のダイナミクスを網羅的に解析し、その過程における不可逆性や安定性の解析を行った。結果として、分化能を持つ幹細胞は振動する発現ダイナミクスを持つことを示し、それを生み出す制御ネットワークの性質の理解に成功した。それらの知見を基に、マウス初期胚における分化ダイナミクスを説明する数理モデルの構築を行った。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)

【研究分野】スポーツ科学

【研究領域課題番号】18680047 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

筋肉 / 軟骨 / 骨 / 運動 / 細胞内シグナル伝達 / 物理的ストレス / 細胞分化 / 分化 / 細胞内カルシウム

【研究成果の概要】

本研究では筋,骨,軟骨,脂肪などの間葉系組織の分化についてPGC-1αを中心にメカニカルストレス(物理的刺激)によるその制御を検討した.結果,メカニカルストレス誘導性の細胞内シグナル伝達経路を複数同定した.この研究を通じて,ある程度メカニカルストレス誘導性のシグナル伝達経路を特定できたことは,メカニカルストレスによって間葉系細胞の分化・成熟を制御するうえで有意義であると考えられる.研究最終年度の総括としては,研究機関3年間で,原著論文5編(加えて投稿中準備中3編),総説4編,学会発表16件,特許出願1件は十分な成果だったと考える.

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】12308042 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経幹細胞 / 分化 / 増殖 / ニューロン / グリア / FACS / パーキンソン病 / モノクローナル抗体 / ephrin B1 / 放射状グリア細胞 / M6a / 神経発生 / 細胞分化 / gp130 / EGFのレセプター / Gab1 / 欠失変異体マウス / 長期維持機構 / オリゴデンドロサイト前駆細胞 / GFAP / ネスチン / Green Fluorescent Protein(GFP) / 脳室周囲部 / トランスジェニックマウス / セルソーター

【研究成果の概要】

神経幹細胞のマーカーであるnestin遺伝子のエンハンサー領域を用いてgreen fluorescent protein(GFP)を神経幹細胞に強く発現させ、その細胞を可視化し、さらにfluorescence activated cell sorting(FACS)を用いて分離する方法を開発した。同様に、異なる細胞腫に発現する幾つかの遺伝子のプロモーター領域を用いて、ニューロン前駆細胞、およびドーパミンニューロンを可視化・分離することに成功した。分離・濃縮された神経幹細胞あるいはドーパミンニューロンを、パーキンソン病モデルラットへ移植したところ、アンフェタミンによって誘発される回転運動が有意に抑制されることから、脳内でドーパミンニューロンに成熟し機能回復が起こったものと考えられた。さらに、ES細胞にGFPレポーターを導入して、ES細胞から分化誘導したドーパミンニューロンの分離を試みた。FACSで分離した細胞を同様に、パーキンソン病モデルラットヘ移植し、機能回復を確認した。これらの方法は、将来神経変性疾患の治療に必要な細胞の分離の方法を開発する際に役立つものと考えられるが、トランスジーンを導入しなければならないという欠点がある。そこで、神経幹細胞およびそこから分化した細胞の表面に特異的に発現する蛋白質に対するモノクローナル抗体を作成するため、胎仔前脳細胞を免疫して得られたハイブリドーマの大規模なスクリーニングを行った。FACS及び免疫組織化学によって選別されたクローンのうち、特に興味深いものを二つ選択して、発現クローニング法によって抗原遺伝子を決定したところ、EphrinB1とM6であることが明らかになった。これらの蛋白質は、神経幹細胞およびそこから発生する神経系細胞の増殖・分化に関与している可能性がある。また今回得られた抗体はこれらの細胞の分離に役立つ可能性があると考えられる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2000 - 2003

【配分額】19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)

【研究分野】応用微生物学・応用生物化学

【研究領域課題番号】10460037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リン脂質 / ホシファテシジルイノシトールキナーゼ / 組織応答 / 分化 / アダプター / イノシトールリン酸 / MAPキナーゼ / ホスホリパーゼ / イノシトールリン脂質 / ホスファチジルイノシトール / ホスファチジルイノシトール3キナーゼ / 細胞応答 / 細胞増殖 / 細胞分化 / 増殖因子 / 分化因子

【研究成果の概要】

ホスファチジルイノシトール3キナーゼは生体内ではPIP_3を生じる。PIP_3は重要な2次メッセンジャーの担い手としていろいろな下流因子の活性化にあずかる。しかし、現在のところ多様なPIP_3の役割を説明するに十分な下流因子が同定されているとは言いがたく、本研究ではあらたなPIP_3結合タンパク質の性質の解明を行った。PIP3BPは核に存在するPIP_3結合タンパク質でArf-GAPと相同性があることから小胞輸送に関与していると考えられる。本年度はすでに同定したPIP3BP結合タンパク質BPキネシンを研究するため、モノクローナル抗体を作成した。また、一方ではあらたにSWAP70と呼ばれるタンパク質をPIP_3結合タンパク質として同定した。このタンパク質はB細胞特異的recombinaseのサブユニットと言われており、immunoglobulinのクラススイッチとの関係に興味がもたれる。SWAP70の局在を調べたところ、細胞質に限局していたが、活性型ホスファチジルイノシトール3キナーゼを共発現させたところ、核にも移行することがわかった。この移行はホスファチジルイノシトール3キナーゼ阻害剤に感受性であったため、PIP_3と結合することが核移行になんらかの役割を果たしていることが示唆された。また、SWAP70を昆虫細胞で大量発現させ、精製した。精製したタンパク質を用いて試験管内での核移行を検討した。その結果、試験管内ではSWAP70はATP依存性に核に移行することがわかった。この系を用いてのPIP_3の役割の検討が待たれる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】12,600千円 (直接経費: 12,600千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】08044189 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞同期 / 細胞分化 / パターン形成 / 増殖 / 分化 / 細胞質分裂 / リン酸化タンパク質 / 細胞内情報伝達 / 細胞性粘菌 / パたーン形成 / 飢餓

【研究成果の概要】

粘菌における細胞機能の分子機構について国際共同研究を実施し、主として以下の点を明らかにした。
1)精度の高い同調培養系、および安定な細胞マーカー遺伝子と細胞型特異的遺伝子を合わせ持つ2重形質転換体を用いることによって、飢餓処理の時点での個々の細胞の細胞周期内位置がその後の発生過程での細胞分化・パターン形成に決定的に重要であることを明らかにした。すなわち、細胞周期上の増殖/分化の分岐点(PS点)の直前で飢餓処理された細胞は予定胞子細胞にのみ分化し、一方、PS点の直後に飢餓処理された細胞は予定柄細胞にしか分化しないこと、また予定胞子細胞の分化にはそれに先だって細胞周期の再開が必要であることが示された。
2)発生開始のシグナルになる飢餓の情報は、細胞内遊離カルシウム・イオン濃度[Ca^<2+>]iの一過性の上昇によって、細胞内に伝達されること、また飢餓認識・応答に関与する可能性のあるリン酸化タンパク質がいくつか見出された。
3)増殖/分化の切り換えに関与する可能性の高い遺伝子が新たに3つ単離・同定され、またこの切り換えに重要な役割を果たすと考えられる101kDaリン酸化タンパク質がタンパク質合成時のアミノ酸伸長に必須の伸長因子-2(elongation factor-2)であることが明らかにされた。
4)細胞質分裂に関して、ヒトIQGAPに相同なGAPタンパク質が細胞質分裂最終段階の中央体切断に働くこと、また37kDaの新奇タンパク質が細胞質分裂に関与することが示された。
5)cAMPへの走化性運動に関しては、酵母の類似体があるAmiAタンパク質とTrfAタンパク質の2つがともに走化性に関わることが明らかにされた。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1996 - 1997

【配分額】4,900千円 (直接経費: 4,900千円)

【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】広領域

【研究領域課題番号】07409001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカン / サイトカン受容体 / シグナル伝達 / 造血 / アポトーシス / 分化 / RAS / STAT / サイトカイン / サイトカイン受容体 / 血管内皮 / 発生 / 誘導遺伝子 / 細胞分化 / 造血因子 / JAK / Ras / 幹細胞 / 造血細胞 / 増殖 / 細胞死 / キナーゼ / 細胞増殖

【研究成果の概要】

IL-3/GM-CSF/IL-5受容体の変異体を使ったシグナルの解析からRASとSTAT5という二つの主要なシグナル伝達経路が明らかになってきたので、これらの活性化とサイトカイン機能との関連を中心に研究を展開した。造血細胞はその増殖だけでなく、生存にもサイトカインによる刺激を必要としており、RASの活性化は造血細胞においては細胞死の抑制に重要であることを明らかにした。さらに、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とPI3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、またサイトカイン除去による細胞死にもcaspaseが関与することなどを明かにした。一方、多くのサイトカインはSTAT5を活性化するが、その生理的意義を明らかにするために、STAT5誘導性遺伝子の分離を行い、SH2ドメインをもつ新規シグナル分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatin M(OSM)などを同定した。CISはサイトカインのシグナルをnegativeに制御する分子であることを示した。優勢抑制型のSTAT5変異体を用いた実験から、STAT5が造血細胞の細胞あるいは赤芽球分化に重要な機能をもつことを明らかにした。さらに、STAT5とRASによるシグナル経路がクロストークすることも示した。STAT5誘導遺伝子として同定されたOSMの機能の検索を行い、胎生期での血球発生過程や生殖細胞などに作用があることを示した。また、遺伝子クローニングによりOSM受容体の分子構造も明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1998

【配分額】36,500千円 (直接経費: 36,500千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07309001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多様性 / 相互作用 / 細胞分化 / 再帰性 / 人工生命 / 生命の起源 / 発生 / 複雑性 / 分化 / 老化 / 共進化 / 複製 / 突然変異

【研究成果の概要】

昨年の研究会を通して多様性と再帰性の問題が生命システムを考える上で重要であると認識された。これを踏まえて、個体と全体の関係、生物集団の社会性、やわらかな再帰性の3つの話題を中心として密度の高い研究集会を行なうとともにそれぞれのテーマでの研究を進めた。研究会ではまず、これまでの生物への理論的アプローチを概観し何が欠けているかを議論した。郡司は内部的な立場から生命の理論を構築することを進め、田崎は自然現象とモデルの対応のあり方についての考察を行なった。ついで、共生や生態系を例にして相互作用のもたらす多様さと複雑さを議論した。甲山は森林の動的な複雑さを調べた。一方、高木はガウゼの古典的実験をとらえなおしてこういった相互作用の重要性を指摘した。
しかし、進化を通してあらわれてきた生命を議論する際には、かならずしも現存する生物を記述しているだけでは真の理解には到達できない。宝谷はリポソームと細胞骨格からなる人工細胞システムを作ることでこの方向の研究を進め、柳川はマリグラヌ-ルの実験によって生命の起源での動的な多様さを調べている。このような中から、再帰的な構造としての現在の遺伝子型の生命が現われて来たかは理論的に重要な問であり、その方向に向けての研究が金子、池上らにより進められている。さらに、こういった問題意識をふまえて四方は生命を構成的に捉えるべく生命創製の実験を進めている。
一方、現在の生物では発生過程に、相互作用と再帰構造の生成は見られている。桂は遺伝子の相互作用の観点からの研究を進めている。また、研究会では発生における相互作用の問題の典型として等価群の問題が議論された。
かなり広い分野、しかも実験と理論にまたがる、新しい研究プロジェクトであったが、この2年を通じて共通する問題意識が明確化され、今後の研究方向を考えて行くうえで有用な示唆が得られたと考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】05680618 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エリスロポエチン / 誘導遺伝子 / 受容体活性化 / プロモーター / 細胞増殖 / 分化 / シグナル伝達 / 受容体 / 情報伝達機構 / 活性化 / キメラ分子 / 分子生物学 / 細胞分化

【研究成果の概要】

我々はエリスロポエチン(EPO)受容体の活性化機構を解明する目的でチロシンキナーゼ型受容体(EGF受容体)の細胞外ドメインとEPO受容体細胞内ドメインのキメラ分子を作成しその機能を解析した。その結果キメラ分子はリガンド(EGF)に依存して2量体化し、細胞増殖および細胞分化(グロビンの合成)を誘導することがわかった。したがってエリスロポエチン受容体はリガンドに依存した2量体化によって活性化され、その細胞内ドメインに増殖分化のシグナルを発生するのに必要十分な機能がそなわっていることが明らかとなった。またEPO受容体の細胞内ドメインのC末端半分の約100アミノ酸残基を削ると、むしろ強く増殖や分化を誘導するようになった。したがって分化のシグナルに必須の領域はEPO受容体細胞内ドメインの膜に近い約120アミノ酸の範囲にあり、増殖のシグナルに必須の領域とオーバーラップしておりC末端半分はそれらのシグナルを負に調節していることになる。エリスロポエチン受容体からのシグナルによって誘導される遺伝子は細胞増殖や赤芽球分化を調節する重要な働きがあると考えられる。そこで我々はサブトラクション法を用いて、まずエリスロポエチン受容体によって誘導される遺伝子を複数クローニングした。今回SH2ドメインを有する新規遺伝子CIS(cytokine-inducible-SH2 protein)を発見しその機能解析を行った。誘導の分子機構を解析するためにプロモーター領域約1キロベースをクローニングした。今後転写活性化に必要なシスエレメントを同定し、そこに作用する転写因子を明らかにする。さらにCISは活性化されたEPO受容体やIL3受容体に会合することを明らかにした。今後CISを経由するシグナル伝達経路を明らかにし、またトランスジェニックマウスなどで生理機能を明らかにしたい。

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)