心臓再生のための心筋分裂・増殖メカニズムの研究

本研究の目的は、心筋分裂誘導因子を見出し、哺乳類の心臓を心筋細胞分裂によって再生することである。哺乳類の心筋細胞の大半は生後まもなく分裂を停止する。成熟後も心筋細胞の分裂が起こると報告されたが、心臓機能を回復するだけの心筋細胞の再生は不可能であると考えられている。一方、魚類や両生類の心臓は心筋細胞の分裂によって再生可能である。そのため、小型魚類をモデルに心筋分裂の基本原理を理解することで心筋分裂誘導による哺乳類の心臓再生のヒントを得られると考えた。私たちは成熟心筋でも分裂による再生が可能なゼブラフィッシュに着目し、如何なる因子が細胞分裂を調節するかを捉えることにした。このため、「分裂している心筋」と「分裂の停止している心筋」を区別するべく、心筋特異的にFucci (fluorescent ubiquitination-based cell cycle indicator) を発現するトランスジェニック個体を作製し、「分裂している心筋」(S/G2/M期) ではmVenus、「分裂の停止している心筋」(G0/G1期) ではmCherryを発現させた。mVenus陽性細胞とmCherry 陽性細胞とをFACSで分取しRNAシークエンスにて遺伝子発現解析を行った結果、心筋分裂誘導因子の候補として「分泌因子M」を見出した。「分泌因子M」はゼブラフィッシュ発生時の心筋細胞数を増加させ、マウス初代培養心筋細胞のDNA合成を促進したことから、心筋細胞の分裂促進効果があると考えられた。浸透圧ポンプにて「分泌因子M」の持続投与したマウスでは、心筋梗塞後7日目のPhosphohistone-H3陽性心筋細胞数が増加し、生体内でも「分泌因子M」による心筋細胞分裂促進効果が見られた。さらに、「分泌因子M」の持続投与によって心筋梗塞後4週目でのリモデリングが抑制され、心臓機能が改善された。

本研究の目的は、心筋分裂誘導因子を見出し、哺乳類の心臓を心筋細胞分裂によって再生することである。哺乳類の心筋細胞の大半は生後まもなく分裂を停止する。成熟後も心筋細胞の分裂が起こると報告されたが、心臓機能を回復するだけの心筋細胞の再生は不可能であると考えられている。一方、魚類や両生類の心臓は心筋細胞の分裂によって再生可能である。そのため、小型魚類をモデルに心筋分裂の基本原理を理解することで心筋分裂誘導による哺乳類の心臓再生のヒントを得られると考えた。私たちは成熟心筋でも分裂による再生が可能なゼブラフィッシュに着目し、如何なる因子が細胞分裂を調節するかを捉えることにした。このため、「分裂している心筋」と「分裂の停止している心筋」を区別するべく、心筋特異的にFucci (fluorescent ubiquitination-based cell cycle indicator) を発現するトランスジェニック個体を作製し、「分裂している心筋」(S/G2/M期) ではmVenus、「分裂の停止している心筋」(G0/G1期) ではmCherryを発現させた。mVenus陽性細胞とmCherry 陽性細胞とをFACSで分取しRNAシークエンスにて遺伝子発現解析を行った結果、心筋分裂誘導因子の候補として「分泌因子M」を見出した。「分泌因子M」はゼブラフィッシュ発生時の心筋細胞数を増加させ、マウス初代培養心筋細胞のDNA合成を促進したことから、心筋細胞の分裂促進効果があると考えられた。浸透圧ポンプにて「分泌因子M」の持続投与したマウスでは、心筋梗塞後7日目のPhosphohistone-H3陽性心筋細胞数が増加し、生体内でも「分泌因子M」による心筋細胞分裂促進効果が見られた。さらに、「分泌因子M」の持続投与によって心筋梗塞後4週目でのリモデリングが抑制され、心臓機能が改善された。