ヒト(同種)由来間葉系幹細胞製品の 開発についてPharmaceuticals and Medical Devices Agency ヒト(同種)由来間葉系幹細胞製品の 開発について
強定常磁場による ヒト造血幹細胞の分化制御 - JST...強定常磁場による...
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強定常磁場によるヒト造血幹細胞の分化制御
弘前大学大学院保健学研究科・医療生命科学領域
教授・柏倉 幾郎教授・宮越 順二
助教・高橋 賢次、櫻井 智徳、門前 暁
2008 弘前大学新技術説明会(12.12.2008)
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MultipotentStem Cell
Common Lymphoid Progenitors
(CLP)
ProPro--T cellT cell
ProPro--B cellB cell
CFUCFU--MastMastCFUCFU--BaBa
CFUCFU--EoEo
CFUCFU--GMGM
CFUCFU--MegMeg
BFUBFU--EE
PrePre--NK cellNK cell
PrePre--T cellT cell
PrePre--B cellB cell
AutoreproductionAutoreproduction
HematopoieticHematopoietic Stem CellStem Cell
MesentoblastMesentoblast
Common MyeloidProgenitors
(CMP)Meg/Erythroid
Progenitors(MEP) ErythrocyteErythrocyte
PlateletPlatelet
GranulocyteGranulocyteMacrophageMacrophage
LymphocyteLymphocyte
造血幹細胞の自己複製と分化造血幹細胞の自己複製と分化
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本研究の目的本研究の目的
•
強力なSMFに対する、造血幹細胞から分化した造血前駆細胞の分化・増殖能及び、遺伝子発現への影響を評価した。
CFU-GM 白血球系前駆細胞
BFU-E 赤芽球系前駆細胞
CFU-Meg 巨核球系前駆細胞
CFU-Mix 混合系前駆細胞
定常磁場(static magnetic field: SMF)は、 核磁気共鳴装置(MRI)などの医療応用を含め様々な分野で広く利用されている.
医療分野では高解像度撮影のためMRIの強磁場化が進んでいる.
放射線に高感受性細胞である造血幹細胞の強定常磁場下における影響についての評価は明確でない
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強定常磁場発生装置強定常磁場発生装置
磁場密度勾配
Sham control
Static magnetic field (SMF)
●
●5-tesla (T)
10-T
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Light-densitycells
CBCD34+ cells
400 g,30 minFicoll-Paque®
Human CB Magnetic cell
sorting
CBCD34+ cells
MACS ®
Exposure at 5-T or 10-T SMF
※ Magnetic beads free
Fe
Total RNAs extraction & cDNA synthesis(cDNA microarray or Real-time RT-PCR)
CFUCFU--Meg Meg (TPO, IL-3, SCF)CFUCFU--GMGM, , BFUBFU--EE, , CFUCFU--MixMix(IL-3, SCF, EPO, G-CSF, GM-CSF)
Progenitor cells analysisProgenitor cells analysis
実 験 方 法実 験 方 法
Exposure to strong SMF
Purification of CB CD34+ cells
Gene expression analysisGene expression analysis
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Total CFC
CFUCFU--GMGM
BFUBFU--EECFUCFU--MixMix
Total CFC
Total CFC
CFUCFU--Meg
Meg
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Rat
io to
the
sham
con
trol
4 hrs
Total CFCTotal CFC
CFUCFU--GMGM
BFUBFU--EECFUCFU--MixMix
Total CFC
Total CFC
CFUCFU--Meg
Meg
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
*
16 hrs
実 験 結 果実 験 結 果
5T 10T
*
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Sham control(16 hrs)
10-T SMF(16 hrs)
実 験 結 果実 験 結 果
Control
-
実 験 結 果実 験 結 果
Classification Upward RegulationDecline
regulation Total gene
Signal transduction 53 79 324
Transcription 67 50 294
Biological process unknown 22 40 152
Ion transport 11 27 94
Cell-cell signaling 18 17 90
Cell cycle 14 18 74
Cell differentiation 13 16 72
Electron transport 14 13 68
Biological process
-
実 験 結 果実 験 結 果
Molecular function
Classification UpwardregulationDecline
regulation Total gene
Nucleotide binding 65 84 364
Receptor activity 45 79 316
Transcription factor activity 46 56 233
Calcium ion binding 22 64 225
Molecular function unknown 30 35 164
Nucleic acid binding 28 19 127
Protein serine/threonine kinase activity 18 25 117
RNA binding 15 17 83
-
実 験 結 果実 験 結 果
Cellular component
Classification Upward regulationDecline
regulation Total gene
nucleus 170 153 792
membrane 84 137 537
integral to plasma membrane 51 81 329
Cytoplasm 53 43 240
Plasma membrane 22 41 151
Cellular component unknown 28 32 151
Extracellular space 19 27 151
membrane fraction 22 34 134
-
Hematopoietic transcription factor Cell cycle gene
Gene expression ratio to the sham control
実 験 結 果実 験 結 果
TELTELTAL1
RUNX1RUNX1PU.1
PAX5GATA3GATA2GATA2GATA1
cc--KITKIT
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6
**
TAOK3
ERN1ERN1
CDC25BCDC25B
PCNA
0.0 0.4 0.8 1.2 1.6
*****
*
*
10-T SMF (16 hrs)
-
超定常磁場曝露は、CD34陽性細胞数に影響しなかった
巨核球系・赤血球系前駆細胞への分化が促進された
シグナル伝達及び核内に関する遺伝子群で発現が上昇した
造血関連遺伝子の発現も有意に増加した
結 語結 語
強力な定常磁場は、造血幹細胞の分化誘導を促す
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造血幹細胞からの巨核球・血小板造血過程造血幹細胞からの巨核球・血小板造血過程
成熟・多倍体化
巨核球・血小板造血
巨核球前駆細胞 成熟巨核球
TPO
血小板形成
?
造血幹細胞 血小板
巨核球 Pro-platelet formation
血小板FITC-CD41 + PI染色
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血小板産生を取り巻く状況血小板産生を取り巻く状況
1. 血小板減少症 → 血小板輸血① 抗血小板抗体産生② ウイルス感染③ 高額医療費
2. 造血幹細胞移植における血小板回復遅延臍帯血移植: median time = 52 days (>2x104/mm3, range 29-121 days)
3. TPOの臨床治験過程での中和抗体産生→米国・開発中止。日本での開発速度も低下し、臨床応用は極めて困難
1. CFU-Meg/megakaryocyte (platelet) ex vivo expansion → “cell therapy”
2. 巨核球・血小板造血刺激因子
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血小板産生を取り巻く状況血小板産生を取り巻く状況
SB 497115-GR
JTZ-132
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臍帯血造血幹細胞移植前の臍帯血ユニットへの曝露前処理
想定される用途Ⅰ想定される用途Ⅰ
Up-regulateされた遺伝子の多くはがん遺伝子である
造血幹細胞から巨核球・血小板造血亢進
血小板減少期間の短縮!
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強定常磁場曝露処理によるがん遺伝子のup-regulation
想定される用途Ⅱ想定される用途Ⅱ
強定常磁場曝露リスク診断方法の開発
MRI検査対象患者や医療従事者のリスク増加
造血幹細胞での評価
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本技術に関する知的財産本技術に関する知的財産
発明の名称:細胞の遺伝子発現
を制御する方法
出願番号:特願2007-238584
出願人:弘前大学
発明者:柏倉幾郎、宮越順二、
高橋賢次、櫻井智徳、門前暁
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お問い合わせ先
弘前大学地域共同研究センター文部科学省産学官連携コーディネーター
野 呂 治
TEL 0172-39 - 3179FAX 0172-36 - 2105
e-mail [email protected]
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