VHL遺伝子による神経幹細胞・ES細胞の神経分化メカニズムの解明とその応用

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神経幹細胞や骨髄細胞などの中枢神経系内への移植によって、神経機能を回復させ、神経難病を治療しようとする神経再生医療の研究が注目されている。これまで、研究代表者らは、神経幹細胞や胚性幹細胞を一定方向(神経細胞へ)に分化を誘導する可能性について検討を行い、その結果、腫瘍抑制遺伝子の一種であるvon Hippel-Lindau腫瘍抑制遺伝子(VHL遺伝子)を導入することによって、神経幹細胞を特異的に神経細胞へ分化誘導しうることを見出した。VHL遺伝伝子導入により、神経細胞へ分化誘導された細胞は、神経特異的マーカーであるNeurofilament、Neuropeptide Y,MAP-2などの陽性が確認できたばかりでなく、神経としても電気生理学的機能に関しても、パッチクランプ法で高位のNa-K電流を確認できた。さらにVHL遺伝子をアデノウイルスベクターで導入した神経幹細胞を6-OHDHを脳内へ注入して作成したパーキンソンモデルラットの脳内へ移植を試みると、神経症状の改善を認め、脳内で高率に生着し、高率に神経細胞(ニューロン)へ分化していることが確認できた。また、この神経分化はVHL遺伝子のアンチセンスで完全に抑制され、変異型のVHL遺伝子導入でも抑制された。コントロールとして、無処理の神経幹細胞を移植しても、症状の改善は得られなかっただけでなく、移植内で大部分は神経膠細胞(グリア)へ分化していた。VHL遺伝子を導入することで神経幹細胞がどうして神経細胞へ分化するか、そのメカニズムに関しては、10,000種類の遺伝子発現をマイクロアレイ法で網羅的に解析した。その結果、神経分化に関与する因子の遺伝子発現の上昇をみとめ、グリア細胞へ分化誘導する因子群の遺伝子発現の抑制を認めた。このことから、VHL遺伝子は神経幹細胞から神経細胞(ニューロン)への分化において、極めて重要な役割を演じていることが示された。また、ES細胞においては、VHL遺伝子導入のみでは分化誘導されず、神経栄養因子の存在が必要であった。