魚類造血幹細胞の自己複製制御因子の同定及び機能解析

鱼类造血干细胞自我更新调节因子的鉴定及功能分析

• 批准号: 15H06643
• 负责人: 片倉 文彦
• 金额: $ 0.92万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-08-28 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15H06643/
• 关键词: 造血幹細胞; 造血前駆細胞; 幹細胞制御; コロニーアッセイ; 魚類

本研究は、脊椎動物に普遍的に備わる造血幹細胞の自己複製・分化の制御機構を系統発生学的アプローチにより解明することを目的とする。即ち、魚類造血幹細胞の活性化前後における遺伝子発現プロファイルと哺乳類造血幹細胞におけるそれとを比較し、造血幹細胞の自己複製制御候補因子を同定し、それらの機能を解明することで造血幹細胞の体外増幅法の開発を目指すものである。本年度は、魚類造血抑制による造血幹細胞活性化の誘導法の開発、並びに造血活性の定量法の確立に注力した。哺乳類で骨髄抑制を引き起こすことが知られる細胞周期特異的抗がん剤5-fluorouracil (5-FU)をクローン系統の存在するギンブナに投与したところ、主な造血部位である腎臓において血球数の顕著な減少が認められた。一定量以上の5-FUを投与された群では、白血球数減少に伴う易感染性に起因した死亡魚が観察されたものの、生存個体は造血が回復し長期に亘り生存した。これらの結果は、5-FU投与により造血前駆細胞の死滅、それに伴う成熟血球の枯渇、さらに造血幹細胞の活性化による造血回復という一連の現象が再現されたものと示唆された。また、5-FU投与魚における造血活性を継時的に定量するため、造血前駆細胞のin vitroコロニーアッセイ系の開発を試みた。既に同定済みであった各種魚類造血因子の組換え蛋白質を作製し、半固形培地を用いて魚類腎臓細胞のコロニーアッセイを行ったところ、魚類における赤血球、栓球、好中球の前駆細胞を定量可能な実験系の確立に成功した。本成果は、今後の魚類造血機構解明研究に向けて重要な技術基盤を築くことができたと考えている。

The purpose of this study is to clarify the application of systemic genetics to the control mechanism of self-replication and differentiation of hematopoietic stem cells in vertebrates. That is to say, the development of hematopoietic stem cells before and after activation of hematopoietic stem cells in fish is compared with that of mammalian hematopoietic stem cells, and the candidate factors for self-replication of hematopoietic stem cells are determined and their functions are explained. This year, attention was paid to the development of induction methods for hematopoietic stem cell activation in fish and to the establishment of quantitative methods for hematopoietic activity. Mammalian bone marrow inhibition is induced by 5-fluorouracil (5-FU), a cell cycle specific antibody, and the presence of a mammalian blood system. 5-FU administered in a certain amount or more may cause a decrease in white blood cell count and susceptibility to infection, and may cause a decrease in hematopoiesis and long-term survival. 5-FU administration resulted in the death of hematopoietic progenitor cells, apoptosis of mature blood cells and activation of hematopoietic stem cells. 5-FU is administered to fish for quantification of hematopoietic activity and development of hematopoietic progenitor cells. In order to establish the quantitative system of erythrocytes, thrombocytes and promyelocytic cells in fish, we have successfully established the system of protein synthesis and semisolid culture of various fish hematopoietic factors. This achievement is an important technical foundation for the future study of fish hematopoiesis.