間葉系幹細胞の分化を制御する，アクチン細胞骨格の力学情報伝達機構の解明

阐明控制间充质干细胞分化的肌动蛋白细胞骨架的机械信息传递机制

• 批准号: 19J13048
• 负责人: 山崎 雅史
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13048/
• 关键词: 間葉系幹細胞; アクチン細胞骨格; 細胞核; 骨芽細胞分化; RUNX2; YAP; Nesprin

当該年度は，間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化に寄与する転写因子や転写活性因子の細胞核局在に対するアクチン細胞骨格の寄与を明らかにするための検討を行った．骨芽細胞へ分化偏向した間葉系幹細胞では，凝集したクロマチンが骨芽細胞分化関連転写因子（RUNX2）を細胞核内に強固に保持することを明らかにした．RUNX2の局在に対するアクチン細胞骨格の寄与を確かめるために，弾性率を調節可能なスチレン化ゼラチンゲル上で骨芽細胞へ分化偏向した間葉系幹細胞を培養し，基板の弾性率，アクチン細胞骨格，およびRUNX2の局在の関係を評価した．その結果，細いアクチン細胞骨格が形成される低弾性率基板上で培養することによって，RUNX2が核外に排出されることを明らかにした．これらの結果より，アクチン細胞骨格の再編成に伴う細胞核への動的な力学刺激が，クロマチンを弛緩させ，RUNX2を細胞核外に排出させる新たなシグナル伝達機構の存在が示唆された．また，アクチン細胞骨格から細胞核への力学作用が分化に及ぼす影響を明らかにするために，共焦点顕微鏡を用いて骨芽細胞分化過程におけるアクチン細胞骨格，細胞核の3次元形態変化と分化関連転写活性因子（YAP）の局在の関係を評価した．結果として，骨芽細胞分化初期に生じる細胞核上部アクチン細胞骨格の発達が細胞核高さ減少に伴うYAPの核内局在を促進することを明らかにした．さらに，細胞核上部アクチン細胞骨格の形成に寄与するNesprinの発現抑制が骨芽細胞分化を抑制することを明らかにした．これらの結果より，間葉系幹細胞から骨芽細胞分化初期に生じる細胞核上部アクチン細胞骨格から細胞核への圧縮負荷が，骨芽細胞分化の高効率化に寄与することが示唆された．以上の結果をもとに，アクチン細胞骨格の構造操作によって間葉系幹細胞の分化状態を制御するための培養手法を提案した．

When the annual は, department of mesenchymal stem cells か ら bone bud cells へ に send の differentiation and す る planning write factor や planning bureau of writing activity factor の nuclei in に す seaborne る ア ク チ ン cells bone の send Ming ら を か に す る た め の 検 line for を っ た. Bone へ bud cells differentiation towards し た leaf between stem cell で は, agglutination し た ク ロ マ チ ン が bone bud differentiation masato even planning to write factor (RUNX2) を nuclei に strong に keep す る こ と を Ming ら か に し た. RUNX2 の bureau in に す seaborne る ア ク チ ン cells bone の send を か indeed め る た め に, 弾 を sex rates may な ス チ レ ン change ゼ ラ チ ン ゲ ル へ で bone buds on cell differentiation towards し た mesenchymal stem cells を cultivate し, substrate の 弾 sex ratio, ア ク チ ン bone cells, お よ び RUNX2 の bureau in の を masato department review 価 し た. そ の results, fine い ア ク チ ン cell bone が form さ れ る low 弾 sex rate substrate で cultivate す る こ と に よ っ て, RUNX2 が nucleus に discharge さ れ る こ と を Ming ら か に し た. こ れ ら の results よ り, ア ク チ ン cells bone の plait に again with う nucleus へ の な mechanical stimulation が, ク ロ マ チ ン を atony さ せ, RUNX2 を cell nucleus に discharge さ せ る new た な シ グ ナ ル 伝 of institutions exist の が in stopping さ れ た. ま た, ア ク チ ン cells bone か ら nucleus へ の mechanics effect に が differentiation and ぼ す influence を Ming ら か に す る た め に, total focus 顕 micromirror を with い て bone bud differentiation process に お け る ア ク チ ン bone cells, the nucleus の 3 dimensional morphological variations change と differentiation masato even planning to write activity factor (YAP) の bureau in の を masato department review 価 し た. Early results と し て, bone bud differentiation に raw じ る nucleus upper ア ク チ ン cells bone の 発 が nucleus high さ に reduction with う YAP の nuclear inside bureau in を promote す る こ と を Ming ら か に し た. Upper さ ら に nuclei ア ク チ ン cell bone の form に send す る Nesprin の 発 now inhibit が bone bud differentiation を inhibit す る こ と を Ming ら か に し た. こ れ ら の results よ り, department of mesenchymal stem cells か ら bone early bud differentiation に raw じ る nucleus upper ア ク チ ン cells bone か ら nucleus へ の 圧 が indentation load, bone bud differentiation の high rate of unseen に send す る こ と が in stopping さ れ た. の above results を も と に, ア ク チ ン cells bone の structure operation に よ っ て leaf is の stem cells differentiate between state を suppression す る た め の cultivation technique proposed を し た.

项目成果

Mechanical interaction between actin cytoskeleton and nucleus regulates intracellular YAP localization in osteogenic differentiation in human mesenchymal stem cells.

肌动蛋白细胞骨架和细胞核之间的机械相互作用调节人间充质干细胞成骨分化中的细胞内 YAP 定位。

• DOI: 10.1299/transjsme.20-00264
• 发表时间: 2020
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: YAMAZAKI Masashi;FUJIE Hiromichi;MIYOSHI Hiromi
• 通讯作者: MIYOSHI Hiromi

間葉系幹細胞の骨芽細胞分化進行におけるアクチン線維-細胞核の力学作用の変化

间充质干细胞成骨细胞分化过程中肌动蛋白纤维和细胞核机械作用的变化

• 发表时间: 2020
• 作者: 山崎雅史，藤江裕道;三好洋美,
• 通讯作者: 三好洋美,

首都大学東京 三好研究室

东京都立大学三好实验室

間葉系幹細胞集団の骨芽細胞分化ポテンシャルの予測方法

预测间充质干细胞群成骨细胞分化潜能的方法

• 发表时间: 2020

間葉系幹細胞の分化制御方法

控制间充质干细胞分化的方法

• 发表时间: 2019