転写因子HNF4αとFOXA2の過剰発現によるヒト骨髄間葉系幹細胞からの機能性肝細胞様細胞の生成

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HBPD INT.2019 Dec;18(6):546-556. S1499-3872(19)30126-2. doi: 10.1016/j.hbpd.2019.03.013.Epub 2019-06-10.

転写因子HNF4αとFOXA2の過剰発現によるヒト骨髄間葉系幹細胞からの機能性肝細胞様細胞の生成

Generation of functional hepatocyte-like cells from human bone marrow mesenchymal stem cells by overexpression of transcription factor HNF4α and FOXA2.

Pei-Yi Xie
Xiao-Jun Hu
Ruo-Mi Guo
Xiao-Chun Meng
Peng-Fei Pang
Zhi-Yang Zhou
Dan Li
Hong Shan

PMID: 31230960 DOI: 10.1016/j.hbpd.2019.03.013.

抄録

背景:

これまでの研究では、肝細胞核内因子4α（HNF4α）を過剰発現させることで、間葉系幹細胞（MSC）の肝細胞様細胞への分化が直接促進されることが示されていました。しかし、肝細胞分化の効率は低いままである。本研究の目的は、HNF4α遺伝子とFOXA2遺伝子を過剰発現させたMSC細胞株を樹立し、肝分化効率を高め、より成熟した肝細胞機能を有する肝細胞様細胞を得ることであった。

BACKGROUND: Our previous study showed that overexpression of hepatocyte nuclear factor 4α (HNF4α) could directly promote mesenchymal stem cells (MSCs) to differentiate into hepatocyte-like cells. However, the efficiency of hepatic differentiation remains low. The purpose of our study was to establish an MSC cell line that overexpressed HNF4α and FOXA2 genes to obtain an increased hepatic differentiation efficiency and hepatocyte-like cells with more mature hepatocyte functions.

方法:

ヒト誘導肝細胞様細胞（hiHep 細胞）における高レベル HNF4αと FOXA2 の共発現の確立に成功したことをフローサイトメトリー、免疫蛍光、RT-PCR により検証した。また、アルブミン（ALB）、尿素、グルコース、インドシアニングリーン（ICG）の取り込みと放出、チトクロームP450（CYP）活性、遺伝子発現を測定し、hiHep細胞の成熟肝機能を解析した。

METHODS: Successful establishment of high-level HNF4α and FOXA2 co-overexpression in human induced hepatocyte-like cells (hiHep cells) was verified by flow cytometry, immunofluorescence and RT-PCR. Measurements of albumin (ALB), urea, glucose, indocyanine green (ICG) uptake and release, cytochrome P450 (CYP) activity and gene expression were used to analyze mature hepatic functions of hiHep cells.

結果:

hiHep細胞は、HNF4αとFOXA2遺伝子とタンパク質を効率的に発現し、典型的な上皮形態を示し、ALB分泌、尿素産生、ICG取り込みと放出、グリコーゲン貯蔵を含む成熟した肝細胞様の機能を獲得します。ＡＬＢおよびα-１-アンチトリプシン（ＡＡＴ）陽性細胞の両方の割合は約７２．hiHep細胞における肝細胞特異的遺伝子（ALB、AAT及びCYP1A1）及び肝薬物輸送関連遺伝子（ABCB1、ABCG2及びSLC22A18）の発現レベルは、MSCs-ベクター細胞の発現レベルよりも有意に高かった。また、BALB/cヌードマウスに皮下移植しても、2ヶ月後には腫瘍は形成されなかった。

RESULTS: hiHep cells efficiently express HNF4α and FOXA2 genes and proteins, exhibit typical epithelial morphology and acquire mature hepatocyte-like cell functions, including ALB secretion, urea production, ICG uptake and release, and glycogen storage. hiHep cells can be activated by CYP inducers. The percentage of both ALB and α-1-antitrypsin (AAT)-positive cells was approximately 72.6%. The expression levels of hepatocyte-specific genes (ALB, AAT, and CYP1A1) and liver drug transport-related genes (ABCB1, ABCG2, and SLC22A18) in hiHep cells were significantly higher than those in MSCs-Vector cells. The hiHep cells did not form tumors after subcutaneous xenograft in BALB/c nude mice after 2 months.

結論:

本研究は、MSCからhiHep細胞を作製するためのアクセスが容易で、実行可能で、効率的な方法を提供するものである。

CONCLUSION: This study provides an accessible, feasible and efficient strategy to generate hiHep cells from MSCs.