【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】24390096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

iPS細胞 / エピジェネティクス / リプログラミング / がん / エピゲノム / 脱分化 / 細胞分化 / 分化 / 癌

【研究成果の概要】

生体内で細胞初期化を誘導可能な4つの転写因子、Oct3/4, Sox2, Klf4, Mycを強制発現可能なマウスを作製した。生体内で体細胞が初期化できるマウスに不完全な細胞初期を誘導すると、小児芽腫に類似した癌が発生することを見いだした。発生した腎臓腫瘍細胞をFACSにて回収後、再度初期化因子を誘導することで腫瘍細胞からiPS細胞が樹立可能であった。腎臓腫瘍細胞由来iPS細胞で作製したキメラマウスでは、非腫瘍性の腎臓に寄与していることが確認された。iPS細胞の樹立、再分化には遺伝子配列の変化は必要としないことから、エピゲノム制御の変化が本発がん過程に重要な役割を果たしていることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】22591678 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

破骨細胞 / エピジェネティックス / 細胞分化 / 骨・軟骨代謝学

【研究成果の概要】

未分化細胞において、ピストンH3の4番目のリジン(H3-K4)と27番目のリジン(H3-K27)の両方がトリメチル化修飾を受けている("bivalent mark")DNA領域の遺伝子には、細胞の分化に重要な働きを担っているものが多数含まれることが近年明らかにされた。これらの修飾のうちH3-K27が脱メチル化されることで当該遺伝子の発現が正に制御される。これが細胞を誤りなく特定の分化方向へ向かわせる制御を担っていると考えられている。
我々は、昨年度に行った網羅的解析ChIP-sequenceの結果をもとに、ヒストン修飾パターンの変化によって制御される破骨細胞分化メカニズムを見出すべく解析を進めてきた。破骨細胞分化の過程で、ヒストン修飾パターンがbivalentな状態からH3-K4のみトリメチル化されたmonovalentな状態に変化するような遺伝子を抽出したところ、その中にNuclear factor activated T cells (Nfatc1)が含まれていた。NFATc1は破骨細胞分化に必須の転写因子として知られている分子である。
検討を進めたところ、脱メチル化酵素活性を有するJumonji domain containing 3(Jmjd3)がNfatc1プロモータ領域におけるH3-K27の脱メチル化を担っているとの仮説に至った。さらなる解析の結果、破骨細胞前駆細胞が破骨細胞分化因子であるReceptor activator of nuclear factor-kappa B(RANKL)の刺激を受けるとNfatc1のプロモータ領域にJmjd3がリクルートされてH3-K27が脱メチル化され、その結果Nfatc1が発現し破骨細胞への分化が引き起こされる、という分化制御機構を我々は見出した。
破骨細胞分化制御機構の解明は、現在の医学の大きなトピックの一つである骨粗鬆症や転移性骨腫瘍の治療法の開発に直接つながりうる。この点で我々の研究成果は有意義であると考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】22790730 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNAメチル化 / エピゲノム / 細胞特異的遺伝子発現 / 心筋細胞 / 転写調節 / 細胞種特異的遺伝子発現 / エピジェネティクス / 細胞分化 / ゲノムワイド / 次世代シークエンサー / 幹細胞 / バイオインフォマティクス

【研究成果の概要】

エピゲノム情報はその分化可能性を評価する指標となることが考えられるが、どのような領域のエピジェネティック状態が細胞の性質に影響しうるかは明らかでない。本研究では、細胞種に特徴的な未知のエピゲノム変化を探索し、幹細胞の分化可能性評価のためのエピゲノム情報基盤を整備することが目的である。本研究計画内において、申請者らは心筋細胞特異的なgene body領域の低メチル化状態を見出した。広範囲に渡る低メチル化状態は、転写およびエピジェネティック因子の蓄積を伴っており、細胞の特性に密接に関わるエピゲノムを形成する一因となる。本研究計画では、エピゲノム情報による幹細胞評価系の整備に重要な細胞特異的エピジェネティック状態を見出した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】21248039 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胚性幹細胞 / 栄養膜細胞 / 細胞分化 / 分化転換 / エピジェネティクス

【研究成果の概要】

胚性幹(ES)細胞から栄養膜細胞への分化転換に伴うエピゲノムの形成機序を解析するために、BMP4処理による分化転換における遺伝子発現動態の解析を行い、また、そこからの栄養膜幹(TS)細胞株の樹立を目指した。分化転換過程にはTS様細胞が存在することを明らかにしたが、得られた新規細胞株はむしろ胚体外胚葉由来幹細胞(EpiSC)に似た性質を有した。すなわち、本条件下での分化転換過程には、EpiSC様細胞とTS様細胞の両者が混在することが示唆される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】29,120千円 (直接経費: 22,400千円、間接経費: 6,720千円)