組織発生模倣型マトリックスによる幹細胞の機能制御

組織工学の発展のためには幹細胞の分化を制御する技術の開発が必要である。生体内で幹細胞が組織細胞へと分化する際、その周囲の細胞外マトリックス(ECM)が幹細胞の分化段階に応じて変化し、幹細胞の分化を制御している。しかし、幹細胞の分化におけるECMの役割については十分に解析されていない。本研究課題では、分化の各段階におけるECMを培養細胞を用いて生体外で構築し、細胞成分のみを除去することにより調製した。昨年度に開発した「骨分化模倣型マトリックス」および「脂肪分化模倣型マトリックス」を用いて、ECMがMSCの骨/脂肪分化バランスに与える影響について評価し、骨分化については骨分化初期マトリックスが、脂肪分化については脂肪分化初期マトリックスがそれぞれの分化を最もよく促進することを明らかにした。すなわち幹細胞の分化には組織および分化段階特異的なECMが必要であることを示している。さらに、ECMによる分化制御機構を解析するために、転写因子の発現に着目し検討を行った。その結果、骨芽細胞へと分化する際には、PPARGの発現を抑制することにより骨分化を特異的に誘導していた。一方、脂肪細胞へと分化する際には、RUNX2の発現を抑制するとともに、転写を制御するco-factorとしてのTAZやMsx2の発現を抑制することにより脂肪細胞への分化を促進させていた。

組織工学の発展のためには幹細胞の分化を制御する技術の開発が必要である。生体内で幹細胞が組織細胞へと分化する際、その周囲の細胞外マトリックス(ECM)が幹細胞の分化段階に応じて変化し、幹細胞の分化を制御している。しかし、幹細胞の分化におけるECMの役割については十分に解析されていない。本研究課題では、分化の各段階におけるECMを培養細胞を用いて生体外で構築し、細胞成分のみを除去することにより調製した。昨年度に開発した「骨分化模倣型マトリックス」および「脂肪分化模倣型マトリックス」を用いて、ECMがMSCの骨/脂肪分化バランスに与える影響について評価し、骨分化については骨分化初期マトリックスが、脂肪分化については脂肪分化初期マトリックスがそれぞれの分化を最もよく促進することを明らかにした。すなわち幹細胞の分化には組織および分化段階特異的なECMが必要であることを示している。さらに、ECMによる分化制御機構を解析するために、転写因子の発現に着目し検討を行った。その結果、骨芽細胞へと分化する際には、PPARGの発現を抑制することにより骨分化を特異的に誘導していた。一方、脂肪細胞へと分化する際には、RUNX2の発現を抑制するとともに、転写を制御するco-factorとしてのTAZやMsx2の発現を抑制することにより脂肪細胞への分化を促進させていた。