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

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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。