細胞初期化マウスを用いた新規がんモデルの作製とその応用

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本研究は初期化因子(Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc)の発現レベルと初期化細胞の運命制御の関連性を明らかにすること、またiPS細胞作製技術に基づいた新規がんモデルを作製することを目的として実施されている。マウス生体内で初期化因子を発現させると発がんが惹起されることが報告されていたことから、マウス生体内で初期化因子の高発現を実現させるため、ゲノム上2箇所の遺伝子座に薬剤依存的に初期化4因子を強制発現可能なES細胞を樹立した。本ES細胞より作製したキメラマウスにドキシサイクリンを飲水投与したところ複数臓器において、初期化因子の高発現を認めた。本マウスにおいて一定期間の生体内初期化を誘導したところ、肉眼的腫瘍の形成が観察された。これら腫瘍に含まれる細胞の大部分は多能性マーカーを高発現するとともに、胎盤系列細胞への分化、活発な増殖や多臓器への転移といった組織学的にヒト胚細胞腫瘍細胞に類似した性質を有していた。腎臓腫瘍より複数のiPS細胞株を樹立した。腫瘍由来iPS細胞株の分化能を調べるため奇形腫形成を行ったところ、本iPS細胞株に由来する腫瘤は一部に胚体成分を含む一方で、広範囲に多能性マーカーを発現する未分化細胞領域とともに出血斑を伴う胎盤系列細胞を多量に含んでいた。しかしながら、本iPS細胞をES細胞培養条件で長期間培養したところ、奇形腫形成の際に認められた未分化細胞および胎盤細胞の出現率は有意に低下した。本iPS細胞におけるエピゲノム状態の詳細を明らかにするためATAC Sequenceを行い、本iPS細胞特異的なオープンクロマチン領域を抽出したところ、精原細胞に特異的に発現する転写因子の結合モチーフが有意に集積していた。以上の結果から、胚細胞腫瘍の形成には多能性細胞へ向けた体細胞の脱分化と精原細胞に特徴的なクロマチン状態の獲得が関与していることが示唆された。