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『細胞分化RNAカクテル』、ES・iPS細胞を骨格筋細胞に迅速に分化

公開日:2018.03.16
最終更新日:[[UPDATE_DATE]]

近年、再生医療の研究では、転写因子をコードする「合成RNA」を試験管内で作製することで、ES・iPS細胞などの多能性幹細胞に導入する方法が開発されており、ゲノム改変を伴わない簡便かつ安全な『分化誘導系』として普及しつつある

「分化誘導に高い抵抗性」を示す多能性幹細胞

しかし、多能性幹細胞には、高い抵抗性(未分化維持性)が存在しており、「合成RNA」のような分化に関わる転写因子を導入するものの、迅速な分化が行われないケースがあることが分かっている。

また、ES・iPS細胞と比較して、分化誘導を起こしやすい「線維芽細胞」を骨格筋へと形質転換させるマスター転写因子「MYOD1」を導入することによる分化誘導でも、多能性幹細胞は高い抵抗性を示すことが明かになっていた。

この「多能性幹細胞の高い抵抗性」をクリアすることが再生医療研究を進める上での課題になっている。

慶應義塾大学は1月30日、洪実氏(同大医学部坂口光洋記念講座(システム医学教室)教授)らの研究グループが、ヒト多能性幹細胞であるES細胞・iPS細胞から、短期間かつ高い確率で骨格筋細胞に分化させる「細胞分化RNAカクテル」の開発に成功したと発表した。

同研究成果は、「Scientific Reports」に掲載されている。

未分化を担う遺伝子「POU5F1」の残存を細胞内で確認

今回、研究グループでは、まず従来の筋細胞分化のマスター転写因子(MYOD1)の合成RNAを多能性幹細胞に導入することによって、分化誘導がほとんど起こらないことを確認。

次に、分化誘導を阻害する遺伝子の特定のために、MYOD1を導入した細胞に存在する複数の未分化関連因子の発現を調査(免疫化学染色法)した。

その結果、「POU5F1(OCT3/4)」という未分化性を担う遺伝子が残存していることが分かった。

分化誘導開始5日目に、「80%」の細胞で骨格筋マーカー発現

同研究グループでは、この「POU5F1」を選択的に抑制する「siRNA」と、MYOD1の合成RNAを合わせた「細胞分化RNAカクテル」を作成

多能性幹細胞に添加したところ、分化誘導開始から5日目に、「80%」の細胞が骨格筋マーカー(MyHC)を発現していたという。

骨格筋異常による様々な病気の病態解明、治療薬の開発など

この細胞は、サルコメア構造や融合能を有する機能的な骨格筋細胞であることが確認され、さらに、網羅的な遺伝子発現解析を行った結果、「POU5F1」が抑制されることで、骨格筋細胞分化に必須な成長因子の発現が促されていることを発見。

「POU5F1」の抑制は、多能性幹細胞の未分化性を解除することに加え、多元的に分化誘導をサポートすることが示唆された。

今回の研究成果から、骨格筋細胞の基礎研究、さらには骨格筋の異常で起こる様々な病気の病態解明、治療薬の開発などへの活用が期待される。

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