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

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．

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．