マウスES細胞を用いたエピジェネティクスが関与する神経幹細胞系譜制御機構の解明

使用小鼠 ES 细胞阐明涉及表观遗传学的神经干细胞谱系控制机制

基本信息

批准号：
17045023
负责人：
中島欽一
金额：
$ 3.84万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17045023/
关键词：
ES細胞神経幹細胞エピジェネティクス分化

项目摘要

神経幹細胞からニューロンやアストロサイトなどへの分化は発生段階依存的に起こる。研究代表者は胎生中期神経幹細胞がアストロサイトへと分化しないのはアストロサイト特異的遺伝子(例えばGFAP)プロモーター中の転写因子STAT3結合配列がメチル化されているためであり、発生進行に伴いこれが脱メチル化を受けアストロサイト分化能を獲得することをこれまでに示している。ところが発生が進行し既に細胞内在性プログラムのスイッチが入ってしまった初代培養神経幹細胞のみを用いてはエピジェネティクスが関与する幹細胞分化を根本から理解することは困難である。そこで本研究ではこのプログラムを初期状態から経時的に追跡可能にするため、プログラムのスイッチが入っていないと考えられる全能性胚性幹細胞(ES細胞)を用いたモデル培養系を確立した。このシステムでは浮游培養期間の長さに対応して初代培養神経幹細胞で見られたのと同様な分化傾向、つまり浮游培養期間が短い場合にはニューロンへしか分化せず、その培養期間を十分に延長することでアストロサイトへも分化できるようになった。さらにアストロサイト特異的遺伝子の一つ、GFAP遺伝子プロモーター中のSTAT3結合配列のメチル化頻度を調べたところ、初代培養神経幹細胞の場合と同様にアストロサイトへの分化能獲得時期と一致して脱メチル化が生じることが分かった。次にこの系にレチノイン酸を添加したところ、通常はニューロンへの分化しか見られない短期間の浮游培養であってもアストロサイト誘導性サイトカインLIFに応答したアストロサイトへの分化能を獲得できることを見いだした。さらにこの際GFAP遺伝子プロモーターの脱メチル化も促進されることを確認した。この詳細なメカニズムは現在解析中である。

从神经干细胞分化为神经元，星形胶质细胞等。以发育阶段依赖性方式发生。主要研究者表明，胚胎中期神经干细胞没有区分星形胶质细胞的原因是因为转录因子STAT3结合序列是星形胶质细胞特异性基因（EG，GFAP）启动子的甲基化的，并且随着发育进展，这是脱甲基化和获得分化众多星形胶质细胞的能力。然而，很难理解仅使用原发性培养的神经干细胞所涉及的表观遗传学的干细胞分化，这些神经干细胞已经随着发育的进展而被打开，并且固有程序已从根部开始。因此，在这项研究中，为了使该程序从初始状态随时间捕获，我们使用了质子源性胚胎干细胞（ES细胞）建立了模型培养系统，该系统被认为没有程序打开。在该系统中，与原代培养的神经干细胞中相同的分化趋势，即，当浮动培养期短时，它只区分为神经元，并且通过足够延长培养期，可以区分到星形胶质细胞中。此外，当我们研究GFAP基因启动子（星形胶质细胞特异性基因之一）中Stat3结合序列的甲基化频率时，我们发现脱甲基化与在原代培养的神经干细胞中的分化能力相吻合。接下来，将视黄酸添加到该系统中，并且发现通常只观察到分化为神经元的短期浮动培养物，它也可以获取可响应星形胶质细胞诱导的细胞因子LIF而分化为星形胶质细胞的能力。此外，还促进了GFAP基因启动子的脱甲基化。目前正在分析这种详细的机制。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Nanog binds to Smad1 and blocks bone morphogenetic protein-induced differentiation of embryonic stem cells

DOI：
10.1073/pnas.0506945103
发表时间：
2006-07-05
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Suzuki, Atsushi;Raya, Angel;Belmonte, Juan Carlos Izpisua
通讯作者：
Belmonte, Juan Carlos Izpisua

Conversion of mammalian Muller glial cells into a neuronal lineage by in vitro aggregate-culture

DOI：
10.1016/j.bbrc.2006.10.072
发表时间：
2006-12-15
期刊：
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
影响因子：
3.1
作者：
Kubota, Akira;Nishida, Kohji;Tano, Yasuo
通讯作者：
Tano, Yasuo

Development of functional human embryonic stem cell-derived neurons in mouse brain

DOI：
10.1073/pnas.0509315102
发表时间：
2005-12-20
期刊：
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
影响因子：
11.1
作者：
Muotri, AR;Nakashima, K;Gage, FH
通讯作者：
Gage, FH

Identification of astrocyte-expressed factors that modulate neural stem/progenitor cell differentiation