色素幹細胞をモデルとした幹細胞維持機構の解明

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色素前駆細胞および上皮系前駆細胞においてNotchの活性化とその下流分子のHes1遺伝子が発現している事を見出した。これら上皮系におけるNotchシグナル系の役割を知る目的で、色素細胞特異的RBP-Jのコンディショナルノックアウトマウス(cKO)とHes1ノックアウトマウス(KO)を解析した。RBP-J cKOは生直後より毛色が薄い表現型を示し、さらに次の毛周期に生えてきた毛は完全に白髪化していた。このマウス胎児皮膚では色素前駆細胞が減少しており、生後の毛包において色素幹細胞が消失することがわかった。免疫染色から、このマウスでは色素前駆細胞がアポトーシスを起こしていることが分かった。また、これらの色素前駆細胞ではp38 MAP kinaseのリン酸化が亢進しており、RBP-J cKOとp38KOを交配させ得たダブルKOでは色素前駆細胞のアポトーシスが回避された。このことから、色素前駆細胞ではNotchシグナル系とp38 MAP kinaseとのCross talkによって色素前駆細胞のアポトーシス制御がなされていることが示された。一方、Hes1KOでは、上皮前駆細胞が早期分化によって消失することが認められた。マイクロアレー法によりHes1の下流分子を検索したところbHLH転写因子であるAscl2がHes1KOの上皮中で過剰に発現していることが認められた。プロモーターアッセイおよびクロマチン沈降法からHes1がAscl2のプロモーター部位に直接結合することが証明された。また、Ascl2を上皮前駆細胞に強制発現されたトランスジェニックでは、Hes1KOと同様な表現型を呈した。以上のことから、上皮前駆細胞では、NotchシグナルはHes1を介してAscl2の発現を抑制することにより、その未分化性を保持していることが示された。以上のようにNotchシグナル系は2つの異なる上皮系の系譜の細胞に対し、異なった分子的機構を用いて、それらの未分化細胞を維持していることが明らかにされた。