広報活動

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2016年3月18日

理化学研究所

ES細胞の老化回避機構を解明

-再生医療への多能性幹細胞の安定供給を目指して-

Zscan4タンパク質の発現によりマウスES細胞が老化を回避するメカニズム図

Zscan4タンパク質の発現によりマウスES細胞が老化を回避するメカニズム

私たちの体の設計図である染色体DNAの末端には、「テロメア」と呼ばれる部分があります。テロメアは、ある特定の塩基配列(脊椎動物ではGGGATT)の繰り返しからなっていて、遺伝子が存在しない部分です。通常、細胞は分裂を繰り返すたびにテロメアが短くなり老化します。テロメアがある長さまで短くなると、細胞はそれ以上分裂できなくなり、細胞死へと導かれます。このため、テロメアは細胞年齢を表す指標となっています。

ところが、ES細胞(胚性幹細胞)は、老化することなく半永久的に培養することができます。ES細胞は、体を構成するすべての細胞種に分化できる多能性幹細胞で、再生医療の研究に盛んに用いられています。ES細胞にもテロメアが存在しますが、なぜ老化しないのでしょうか? この問いに、2010年、米国国立衛生研究所(NIH)の研究グループが答えを出しました。「Zscan4」というタンパク質が、マウスES細胞のテロメアを伸ばし、染色体DNAを保護することを発見したのです。しかし、Zscan4はすべてのES細胞にいつも発現しているわけではなく、いつどのようなときに発現するのかは分かっていませんでした。

今回、理化学研究所の研究チームは、マウスES細胞を顕微鏡下で長時間観察し、その様子を1個1個の細胞ごとに解析しました。その結果、ES細胞の細胞周期(分裂を終えた細胞が次に分裂するまでの1周期)の長さは、これまでほぼ均一だと思われていましたが、実際には大きなばらつきがあることが分かりました。つまり、細胞周期の長いES細胞や短いES細胞が、混ざって存在していたのです。また、細胞周期が長い状態のES細胞は、テロメアが短くなっていることが分かりました。そして、テロメアが短い状態のときにZscan4が著しく増加して、テロメアの長さを元に戻し、ES細胞の老化を未然に防いでいることを突き止めました。

今回の成果は、再生医療分野での応用が期待されるES細胞、iPS細胞培養の安定的な供給につながる可能性があります。

理化学研究所
多細胞システム形成研究センター 多能性幹細胞研究チーム
研究員 二木 陽子 (ふたつぎ ようこ)