鳥類および哺乳類ｉＰＳ細胞の樹立・維持において相違する分子機構の解明に関する研究

様々な細胞へと変化することのできる多能性幹細胞は、基礎研究だけでなく、遺伝子改変動物の作出や遺伝資源の保存、再生医療に役立つことが期待される。人工多能性幹細胞（iPS細胞）など、体細胞を初期化（リプログラミング）し、多能性幹細胞を樹立する技術は、様々な動物種において試みられているが、マウスやヒトで効率の良かった手法を用いても、樹立の難しい動物は数多く存在する。多様な動物種で効果的にiPS細胞を樹立するための条件を探索することは必要不可欠である。iPS細胞コロニー形成率から、リプログラミングに適している培養中のpHがマウスとニワトリで異なることから、体細胞のリプログラミングに種特異的経路が存在することが示唆された。しかし、多能性幹細胞の樹立、維持、分化において、pH変動の効果やその下流の機構はほとんど分かっていない。当該年度において、マウス細胞を用いた実験で、pH変動がiPS細胞コロニーの形成率やリプログラミングのタイミングに影響するだけでなく、細胞分化では、中内胚葉への分化は、高pH条件において促進されることがわかった。ニワトリを用いた実験では、iPS細胞の樹立に関しては、マウスよりも敏感にpH変動に反応し、コロニー形成率に影響を及ぼした。そこで、pHの下流の機構を調べるために、ニワトリ細胞を用いることが、より顕著な影響が観察されると考え、多能性関連遺伝子であるNANOG 遺伝子のプロモーター予測領域および転写領域でのヒストン修飾を調べたところ、体細胞の初期化中において、pHを変動させることで、修飾も変動することがわかった。今後、さらなる分子機構を明らかにしていく。

様々な細胞へと変化することのできる多能性幹細胞は、基礎研究だけでなく、遺伝子改変動物の作出や遺伝資源の保存、再生医療に役立つことが期待される。人工多能性幹細胞（iPS細胞）など、体細胞を初期化（リプログラミング）し、多能性幹細胞を樹立する技術は、様々な動物種において試みられているが、マウスやヒトで効率の良かった手法を用いても、樹立の難しい動物は数多く存在する。多様な動物種で効果的にiPS細胞を樹立するための条件を探索することは必要不可欠である。iPS細胞コロニー形成率から、リプログラミングに適している培養中のpHがマウスとニワトリで異なることから、体細胞のリプログラミングに種特異的経路が存在することが示唆された。しかし、多能性幹細胞の樹立、維持、分化において、pH変動の効果やその下流の機構はほとんど分かっていない。当該年度において、マウス細胞を用いた実験で、pH変動がiPS細胞コロニーの形成率やリプログラミングのタイミングに影響するだけでなく、細胞分化では、中内胚葉への分化は、高pH条件において促進されることがわかった。ニワトリを用いた実験では、iPS細胞の樹立に関しては、マウスよりも敏感にpH変動に反応し、コロニー形成率に影響を及ぼした。そこで、pHの下流の機構を調べるために、ニワトリ細胞を用いることが、より顕著な影響が観察されると考え、多能性関連遺伝子であるNANOG 遺伝子のプロモーター予測領域および転写領域でのヒストン修飾を調べたところ、体細胞の初期化中において、pHを変動させることで、修飾も変動することがわかった。今後、さらなる分子機構を明らかにしていく。