マウス・ヒトES細胞を用いた哺乳類神経幹細胞の時間的・空間的特異性制御機構の解析

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1.マウスES細胞から、Noggin、または低濃度のレチノイン酸(RA)存在下で浮遊培養して得られた胚様体(EB)を分散し、無血清培地でbFGF存在下で浮遊培養することで高効率にneurosphereを形成する培養法を確立した。これらのneurosphereは継代してsecondary/tertiary neurosphereを形成することができ、primaryからはニューロンのみが、secondary/tertiaryからはニューロン及びグリア細胞が誘導され、in vivoにおける神経幹細胞の時間的特異性の変化を反映していると考えられた。同様の時間的特異性の変化は、増殖因子に対する応答性や、DNAメチル化状態の変化などでも捉えられた。さらに、種々の分泌因子(Noggin,様々な濃度のRA,Shh-N,Wnt3a,BMP4を培養中に加えることで、ES細胞由来神経幹細胞の前後軸、背腹軸の領域特異性をin vitroで自在に制御し得ることに成功した。また、誘導したES細胞由来神経幹細胞由来のニューロンは電気生理学的にもニューロンとしての活性を持ち、さらに低濃度RAを用いて誘導したES細胞由来neurosphereを野生型ラットおよびALSモデル(変異型ヒトSOD1(G93A)トランスジェニック)ラットの腰髄に移植したところ、NeuN陽性のニューロンに分化し、in vivoにおいてもニューロンに分化しうることが示された。2.京都大学より分与を受けたヒトES細胞から、胚様体(EB)を介して神経幹細胞(neurosphere)の誘導法を開発した。このneurosphereから分化したneuronはパッチクランプ法にて活動電位を発し、機能的ニューロンであることが示された。また、マウスES細胞の場合と異なり、継代を繰り返しても主にニューロンを生み出し続け、早い時期の特異性を長期にわたり維持していると考えられた。現在、ヒトES細胞からの分化における様々な状態、およびヒト胎児由来神経幹細胞においてマイクロアレイを用いた解析を行い、その特性を検討している。さらに、京都大学より分与を受けたヒト人工多能性幹細胞においても同様の手法をもちいてヒト神経幹細胞(neurosphere)の誘導に成功した。