幹細胞から成熟血液細胞への分化の全過程解析法

1個の胚性幹(ES)細胞をストロマ細胞株ST2上にまいて、移しかえるといった操作無しに破骨細胞誘導のすべての過程を1個のコロニーの中で継続的に観察できる(1段階培養法)。c-Kit、c-Fms、β2-integrin等の血液細胞表面マーカーで検討すると培養4日目にはc-Kil陽性細胞が出現し、6日目にはc-Fms、β2-integrin陽性細胞がコロニーの中心に出現し、次第に辺縁に移動する。そして8日目に辺縁にのみ破骨細胞のマーカーである酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ陽性細胞が検出された。一方、血管内皮系譜の細胞はFlk-1、CD31は4日目には既に発現しその後放射線状にコロニーの成長に従いシート上に増大した。血液細胞は次第に辺縁部に集積し成熟破骨細胞へと分化した。この培養系を用いることで血液細胞系譜の分化過程を二次元的に理解できる。この培養法に加え、培養条件を途中で変化させることで血液細胞系譜までの分化、未熟血液細胞の増殖、その後の成熟過程を分離して観察できる(2及び3段階培養法)。3種の培養系を用いてtal-1、GATA-1、GATA-2、FOG遺伝子破壊ES細胞から破骨細胞誘導を行ったところ、GATA-1(-1-)、FOG(-1-)ES細胞は正常と同様に誘導が行えた。tal-1(-1-)ES細胞からは破骨細胞を含む如何なる血液細胞系譜も誘導できなかった。GATA-2(-1-)ES細胞からは頻度は激減していたが一旦、破骨細胞系譜にコミットした前駆細胞は正常と同じように増殖し分化した。このことはGATA-2がES細胞の血液細胞系譜への分化決定に関与していること、しかしながらその後の破骨細胞系譜の分化には関与していないことを示している。さらに抗M-CSF受容体阻害抗体、破骨細胞分化因子(ODF/OPGL)の阻害因子OCIFを培養に加えることでtal-1-->GATA-2-->M-CSF-->ODF/OPGLの順に破骨細胞分化に影響を与えることが明らかになった。

1個の胚性幹(ES)細胞をストロマ細胞株ST2上にまいて、移しかえるといった操作無しに破骨細胞誘導のすべての過程を1個のコロニーの中で継続的に観察できる(1段階培養法)。c-Kit、c-Fms、β2-integrin等の血液細胞表面マーカーで検討すると培養4日目にはc-Kil陽性細胞が出現し、6日目にはc-Fms、β2-integrin陽性細胞がコロニーの中心に出現し、次第に辺縁に移動する。そして8日目に辺縁にのみ破骨細胞のマーカーである酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ陽性細胞が検出された。一方、血管内皮系譜の細胞はFlk-1、CD31は4日目には既に発現しその後放射線状にコロニーの成長に従いシート上に増大した。血液細胞は次第に辺縁部に集積し成熟破骨細胞へと分化した。この培養系を用いることで血液細胞系譜の分化過程を二次元的に理解できる。この培養法に加え、培養条件を途中で変化させることで血液細胞系譜までの分化、未熟血液細胞の増殖、その後の成熟過程を分離して観察できる(2及び3段階培養法)。3種の培養系を用いてtal-1、GATA-1、GATA-2、FOG遺伝子破壊ES細胞から破骨細胞誘導を行ったところ、GATA-1(-1-)、FOG(-1-)ES細胞は正常と同様に誘導が行えた。tal-1(-1-)ES細胞からは破骨細胞を含む如何なる血液細胞系譜も誘導できなかった。GATA-2(-1-)ES細胞からは頻度は激減していたが一旦、破骨細胞系譜にコミットした前駆細胞は正常と同じように増殖し分化した。このことはGATA-2がES細胞の血液細胞系譜への分化決定に関与していること、しかしながらその後の破骨細胞系譜の分化には関与していないことを示している。さらに抗M-CSF受容体阻害抗体、破骨細胞分化因子(ODF/OPGL)の阻害因子OCIFを培養に加えることでtal-1-->GATA-2-->M-CSF-->ODF/OPGLの順に破骨細胞分化に影響を与えることが明らかになった。