iMuSCs, #6

Results(part 3)
We also performed quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) and immunohistochemistry analysis to elucidate the gene and protein expression profile of the iMuSCs and compared these to embryonic stem cells (ESCs) and myogenic stem cells (C2C12 and MuSCs). The iMuSCs expressed Oct4, Ssea1 (Stage-specific embryonic antigen 1), Sox2, Cxcr4, Msx1, Pax7, and Sca1 (Fig. 3a and Supplementary Fig. S3a,b), similar to the ESCs, but at a lower expression level. QPCR analysis revealed that the iMuSCs expressed the majority of pluripotency marker genes, with the exception of Esg1 and Dax1 (Fig. 3b); however, unlike the ESCs, the iMuSCs expressed myogenic marker genes and interestingly some of the primordial germ-cell-related markers, e.g. Blimp1 and Fragilis, and did not express other lineage related genes, such as CD45 or CD90 (Fig. 3c). Moreover, the iMuSCs were positive for alkaline phosphatase (Fig. 3a). These results indicate that the iMuSCs are similar to, but not identical to the ESCs, since they maintain their myogenic memory (e.g., high expression of myogenic genes when compared to the ESCs, and are easily induced to differentiate into a myogenic lineage in vitro and in vivo).

To clarify the pluripotent potential of the iMuSCs, we performed differentiation assays6,7 in vitro that showed that the iMuSCs were able to form embryoid bodies (EBs) in a petri dish (Fig. 3d,e). After seven days in suspension culture, EBs were expanded and initiated spontaneous differentiation into a variety of ectodermal and mesodermal germ layer derivatives, and after an additional two weeks in culture, attached EBs formed contracting multinucleated myotubes encompassed with neural-like structures (Fig. 3f,g).

Figure 3: Skeletal muscle injury induced iMuSCs fulfil several in vitro criteria of pluripotency.
srep17355-f3
結果(その3)
iMuSCsにおける遺伝子及び蛋白発現状況を明らかにするために、定量リアルタイムPCR(qPCR)と免疫組織化学的解析を行なった。また、胎児幹細胞(ES細胞、ESCs)と筋源性幹細胞(C2C12及びMuSCs)を比較検討した。iMuSCsはOct4, Ssea1 (ステージ特異的胎児抗原1), Sox2, Cxcr4, Msx1, Pax7, and Sca1を発現していた(図3a及び補足図S3aとb)。これはES細胞と類似している。しかし、定量リアルタイムPCRの結果、低レベルではあるが、iMuSCsは、Esg1とDax1を除く大多数の多能性マーカー遺伝子を発現していた(Fig. 3b)。ES細胞(ESCs)とは異なり、iMuSCsは、筋源性マーカー遺伝子と、面白いことにBlimp1やFragilisといった始原生殖細胞関連マーカーも発現していた。しかし、CD45あるいはCD9といった他の細胞系列関連遺伝子の発現は見られなかった(図3c)。さらに、iMuSCsはアルカリホスファターゼ陽性であった(図3a)。以上の結果から、iMuSCsはES細胞(ESCs)と似通った性格を有しているが、iMuSCsが筋源性由来の記憶を維持していることから、ES細胞と同一ではないことが分かった(例えば、ES細胞に比較して、iMuSCsは筋由来遺伝子の発現率が高率であること、また、iMuSCsは、in vitro、in vivoいずれにおいても、筋細胞系列への分化誘導が容易であること)。

iMuSCsの多能性を検証するために、我々は、in vitro分化誘導試験を行なった。その結果、iMuSCsは、培養皿の中で胚様体を形成することが分かった(図3d及びe)。浮遊培地で培養後7日目、胚様体(EBs)は拡大し、さまざまな外胚葉や中胚葉誘導体へと自発的に分化を開始した。さらに培養2週間後、付着した胚様体(EBs)は、神経様構造体によって囲まれた、収縮する多核筋管を形成した(図3f及びg)。

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