研究概要

幹細胞の不思議を探る:臓器再生と老化のメカニズム

 

組織幹細胞は、恒常性維持や臓器再生に重要な役割を果たすとともに、近年では、がんや老化との関連性も強く示唆されています。私たちは、そんな不思議な幹細胞の実態を探るべく、マウス皮膚、眼、口腔の3つの上皮組織をモデルに研究を行っています。

古典的なモデルにおいて、組織幹細胞は、分裂頻度を低く抑えることで、DNA損傷・テロメア短縮等の影響を最小限にし、老化を防ぐと考えられてきました。しかし私たちは近年、マウス表皮においては、分裂頻度の低い細胞だけでなく、活発に分裂する細胞も、長期的な幹細胞として働くことを発見しました(Sada et al., Nat Cell Biol 2016)。このような分裂頻度の異なる2種類の幹細胞は、表皮の異なる領域に、とても美しい規則的なパターンを作って局在していました(トップページの写真です!)。これらの幹細胞は恒常状態では独立して働きますが、損傷に応じて、互いの機能を一過的に補完する可塑性を持つことも分かりました。

 

現在は、以下の問いに答えるべく、研究を進めております。

  1. マウス表皮幹細胞のモデルは、ヒト表皮や他の組織にも当てはまるか?

  2. 2種類の表皮幹細胞は、どのように制御されているのか?

  3. より早く分裂する幹細胞は、より早く老化するか?

  4. そもそも、なぜこのような2種類の表皮幹細胞が必要なのか?

  5. 発生過程で、いつ、どのように2種類の表皮幹細胞が出来てくるのか?

  6. 培養下で、2種類の表皮幹細胞は異なる挙動を示すか?

  7. 幹細胞に特異的なバイオマーカーは?

 

幹細胞の特性や制御機構の解明は、再生医療への応用や、がんや老化の予防・治療へとつながることが期待されます。マウスで見つかった幹細胞マーカーは、ヒト皮膚においても同様の発現パターンを示すことが分かりつつあり、ヒト表皮幹細胞を理解する上でも重要な研究であると思っています。

 

何より、新しい概念や最先端技術が日々更新される幹細胞の研究分野は、とても刺激的で面白く、いつもウキウキとした気持ちで研究をしています。色んな人のお知恵と力を借りながら、ゼロからイチを生み出すような研究をしていけたらいいなと思います。

​幹細胞老化プロジェクト

上皮幹細胞の老化プロセスの包括的理解:分裂頻度の異なる幹細胞に着眼して

 

幹細胞は、生涯にわたって自分自身を維持しながら、分化細胞を作り出す能力を持つ特別な細胞です。このような細胞が、私たちの体の中の色々な場所に存在するので、古い細胞が失われても、日々新しい細胞を作り出すことができます。

 

一方、幹細胞は高い増殖能を持ち、かつ組織の中で最も大元となる細胞なので、これに異常が現れると、組織は正常に機能することができなくなり、がんや老化、各種疾患を引き起こす原因ともなります。このような加齢に伴う幹細胞の機能低下は、幹細胞の老化(ステムセルエイジング)と呼ばれ、老化の原因の一つとして提唱されています。しかし、幹細胞老化のメカニズムは、ほとんど未解明です。

私たちの研究では、分裂頻度の異なる幹細胞に着目し、皮膚、口腔、眼の3つの上皮組織において幹細胞老化の共通原理を探ります。

従来の幹細胞モデルでは、幹細胞は分裂頻度を低くすることで、分裂に伴うストレスや老化を回避していると考えられてきました。しかし私たちはこれまでに、マウス表皮においては、分裂頻度の低い幹細胞と高い幹細胞が共存していることを見出しました。幹細胞の分裂と老化との関係は?分裂頻度の違う幹細胞が存在するのはなぜ?といった素朴な疑問からスタートし、老化研究、幹細胞研究における新しい概念の提唱を目指しています。

幹細胞の老化メカニズムを解明し、正常で健康な幹細胞を取り戻すことができれば、加齢に伴う心身の不調や疾患を根本から治すことにもつながると考えられます。

 

将来的には、医療シーズ・社会貢献の観点から、以下のような成果が期待されます。

  • 高齢者で見られる皮膚、口腔、眼の各種トラブル(乾燥、炎症、脆弱性等)や加齢関連疾患に対する原因究明と幹細胞レベルでの治療介入

  • 組織・幹細胞の老化度を測定するための分子マーカーの確立による予防医療への貢献

  • 科学的なエビデンスに基づいたアンチエイジングサプリメント、化粧品等の開発

  • 年齢による幹細胞の品質のばらつきを管理・抑制し、より安定した再生医療を実現

​幹細胞糖鎖プロジェクト

幹細胞の老化を糖鎖から紐解く糖鎖プロファイリング技術を利用した老化バイオマーカーの同定とその応用

 

身体の老化状態を知るには、視診や統計的データに依存する面が大きく、臓器の機能を反映した老化の診断基準はほとんど確立されていないのが現状です。老化予防の観点から、非侵襲で簡便に測定でき、細胞や組織の老化状態を早い段階で予測できるような機能的評価指標とそれに基づいた老化遅延法の確立が求められています。

細胞表面の糖鎖は「細胞の顔」とも呼ばれるように、細胞の種類や状態によってダイナミックに変化することが知られています。血液型や腫瘍マーカーをはじめ、糖鎖の違いは優れたバイオマーカーとして幅広く利用されてきました。

私たちは、糖鎖プロファイリング技術を用いることで、幹細胞の老化度を定量・可視化し、「幹細胞の老化」状態を規定する新規バイオマーカーの同定を目指し、共同研究を進めています。老化幹細胞の糖鎖をターゲットとし、それを制御することで、新しい老化遅延・予防法の開発にもつながっていくことが期待されます。

研究成果の発表

学会や研究会などで、成果を発表しディスカッションすること、最新の研究に触れて刺激を受けること、世界中の研究者と出会うこと、研究者の醍醐味ではないでしょうか。私たちの研究室では、以下の学会等によく参加しますが、その他、学内外のミーティングにも積極的に足を伸ばし、ネットワークを広げていきたいと思っています。どこかで姿を見かけたらぜひお声がけください。

 

日本発生生物学会(JSDB)http://www.jsdb.jp

日本分子生物学会(MBSJ)https://www.mbsj.jp

日本研究皮膚科学会(JSID)http://www.jsid.org

​Gordon Research Conference (GRC)https://www.grc.org

Epithelial Differentiation and Keratinization(皮膚科学)とEpithelial Stem Cells and Niches(上皮幹細胞)のGRCにそれぞれ隔年で参加しています。

幹細胞シンポジウム

http://stem-cell.jp/history.html

若手の会「つくしの会」もあります。

https://www.facebook.com/kansaibouwakatenokai/

皮膚の会

http://skinmeeting.webcrow.jp/SkinMeeting/TOP.html

IRCMSセミナー

http://ircms.kumamoto-u.ac.jp/seminars/

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熊本大学

国際先端医学研究機構(IRCMS)

​特任准教授

佐田亜衣子

E-mail: aisada (at) kumamoto-u.ac.jp

 

860-0811

熊本県熊本市中央区本荘2-2-1

Aiko Sada, Ph.D.

Associate Professor

International Research Center for Medical Sciences (IRCMS), Kumamoto University

 

E-mail: aisada (at) kumamoto-u.ac.jp


2-1-1 Honjo, Chuo-ku, Kumamoto City

860-0811, Japan

©︎2019, Sada Laboratory, IRCMS, Kumamoto University.  ©2010 kumamoto pref. kumamon. #K32035