幹細胞研究と治療のジャーナル

概要

バイオインフォマティクスアプローチを用いた神経再プログラム機構の探究

ティリーパン・セカラン、ラジクマール・P・トゥマー、フランク・エデンホファー

最近の研究では、哺乳類細胞は、予期せぬ簡単な方法で転写因子の異所性発現によって人工的に再プログラムできることが実証されています。患者由来の再プログラムされた細胞は、細胞補充療法、薬物毒性研究、疾患モデル化などの生物医学的応用に大きな可能性を秘めています。線維芽細胞などの体細胞は、Oct4、Sox2、Klf4、cMyc の過剰発現によって、胚性幹細胞 (ESC) に類似した、いわゆる人工多能性幹細胞 (iPSC) に脱分化できます。ただし、iPSC を使用した臨床応用では、不完全な分化による腫瘍形成のリスクがあります。さらに最近では、転写因子駆動型再プログラムによって、線維芽細胞をニューロン、心筋細胞、肝細胞、神経前駆細胞に直接変換できることが実証されています。さまざまなグループが、転写因子と培地条件のさまざまな組み合わせを使用して、線維芽細胞を多能性誘導神経幹細胞（iNSC）に直接変換するためのプロトコルを詳しく説明しました。これらの研究は、iNSCが一次組織由来のNSCと同様の形態、遺伝子発現、自己複製能力を示すことを示しています。さらに、これらのiNSCはニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトに分化し、これらの細胞の多能性を示しています。ここでは、これらの研究で報告された再プログラムされた細胞の遺伝子発現プロファイルを比較し、バイオインフォマティクスアプローチを使用して、生成されたiNSC間の発現プロファイルの類似性を判断します。再プログラムされた細胞集団の状態を評価するために適用できる一般的なワークフローを提供します。階層的クラスタリング分析と主成分分析（PCA）を使用して、iNSCがより密接に似ていることを示しています。一方、階層的クラスタリング分析で判断したところ、iNSCは研究の4F iNSC（後期）と比較的類似しています。私たちの研究は、バイオインフォマティクスのアプローチが、再プログラムされた細胞の転写状態を堅牢に評価し、その細胞機能を予測するのに特に価値があることを示しています。