「オリゴデンドロサイト前駆細胞」の版間の差分

ナビゲーションに移動 検索に移動
編集の要約なし
(ページの作成:「英語名:Oligodendrocyte precursor cell  中枢神経系でミエリンを形成する細胞がオリゴデンドロサイトである。そのオリゴデンドロ...」)
 
編集の要約なし
9行目: 9行目:
=== O-2A前駆細胞 ===
=== O-2A前駆細胞 ===


ラット胎児視神経を培養すると単クローン抗体A2B5に陽性を示す細胞がみられ、この細胞は培養液に牛胎児血清を培養液に加えるとGFAP+/A2B5+アストロサイトに分化し、無血清培地で培養するとミエリン脂質であるガラクトセレブロシド(GalC)陽性オリゴデンドロサイトに分化する。A2B5抗体は、ガングリオシドやスルファチドなどの糖脂質を抗原とし、当初はニューロン特異的抗体として報告されたが、視神経にはニューロンやその前駆細胞は存在しないことから、A2B5陽性グリア前駆細胞が見いだされた。視神経細胞の培養中にはA2B5-/ GFAP+アストロサイトも存在することから、A2B5に陽性を示すアストログリアをtype2アストロサイト、A2B5陰性のものをtype1アストログリアと命名した。そして、A2B5陽性でGFAPにもGalCにも陽性を示さない段階のものを、O2A前駆細胞と呼んだ[1](Raff et al., 1983)。培養系では、type2アストロサイトはオリゴデンドロサイトの増殖が終了した後に増殖することが一つの特徴である。しかし、生体内ではこのような増殖パターンを示すアストロサイトはみられないことから、その存在は否定的である[2](Skoff, 1990)。
 ラット胎児視神経を培養すると単クローン抗体A2B5に陽性を示す細胞がみられ、この細胞は培養液に牛胎児血清を培養液に加えるとGFAP+/A2B5+アストロサイトに分化し、無血清培地で培養するとミエリン脂質であるガラクトセレブロシド(GalC)陽性オリゴデンドロサイトに分化する。A2B5抗体は、ガングリオシドやスルファチドなどの糖脂質を抗原とし、当初はニューロン特異的抗体として報告されたが、視神経にはニューロンやその前駆細胞は存在しないことから、A2B5陽性グリア前駆細胞が見いだされた。視神経細胞の培養中にはA2B5-/ GFAP+アストロサイトも存在することから、A2B5に陽性を示すアストログリアをtype2アストロサイト、A2B5陰性のものをtype1アストログリアと命名した。そして、A2B5陽性でGFAPにもGalCにも陽性を示さない段階のものを、O2A前駆細胞と呼んだ<ref name=ref1><pubmed>6304520</pubmed></ref>。培養系では、type2アストロサイトはオリゴデンドロサイトの増殖が終了した後に増殖することが一つの特徴である。しかし、生体内ではこのような増殖パターンを示すアストロサイトはみられないことから、その存在は否定的である<ref name=ref2><pubmed>2328833</pubmed></ref>。


=== O-2A前駆細胞の単離方法 ===  
=== O-2A前駆細胞の単離方法 ===  


 O2A前駆細胞は、新生児ラットの視神経や大脳皮質をフラスコで2週間程度培養し、その後フラスコを激しく水平方面に激しく1晩shake(200rpm以上)することにより浮遊してくる。Type1アストロサイトやニューロンは、この条件では浮遊しない。この浮遊細胞を集め、ミクログリアを何もコートしていないプラスチックペトリ皿に付着させることで除いて継代培養すると、O-2A細胞が80~90%程度含まれるenriched cultureとなる。A2B5抗体を培養基質に塗布して、これに接着する細胞を集めることにより95%以上の純度でO-2A細胞を集めることができる[3][4](Bottenstein and Hunter, 1990; Itoh K. 2002)。培養条件により、アストログリア、またはオリゴデンドロサイトに分化させるようコントロールできることから、細胞分化調節機構解析のモデル細胞として扱われてきた。しかし、マウス胎仔および新生仔の脳の培養細胞では、同じような手順で行ってもO-2A細胞のenriched cultureは難しい。 
 O2A前駆細胞は、新生児ラットの視神経や大脳皮質をフラスコで2週間程度培養し、その後フラスコを激しく水平方面に激しく1晩shake(200rpm以上)することにより浮遊してくる。Type1アストロサイトやニューロンは、この条件では浮遊しない。この浮遊細胞を集め、ミクログリアを何もコートしていないプラスチックペトリ皿に付着させることで除いて継代培養すると、O-2A細胞が80~90%程度含まれるenriched cultureとなる。A2B5抗体を培養基質に塗布して、これに接着する細胞を集めることにより95%以上の純度でO-2A細胞を集めることができる<ref name=ref3>'''Bottenstein JE and Hunter SF''' <br>''Culture method for oligodendrocyte cell line and oligodendrocyte-type2 astrocyte lineage cells.''<br>In Cell culture, Conn PM ed, pp. 56-75, Methods in Neurosciences Vol. 2, Academic Press Inc., San Diego.(1990)</ref><ref name=ref4><pubmed>12379434</pubmed></ref>。培養条件により、アストログリア、またはオリゴデンドロサイトに分化させるようコントロールできることから、細胞分化調節機構解析のモデル細胞として扱われてきた。しかし、マウス胎仔および新生仔の脳の培養細胞では、同じような手順で行ってもO-2A細胞のenriched cultureは難しい。 


=== OPCとしてのO-2A前駆細胞 ===  
=== OPCとしてのO-2A前駆細胞 ===  


 生体内でのO-2A細胞に相当する細胞については、様々な議論があったが、移植実験により一応の決着がついた。O-2A細胞を蛍光色素で標識し、新生児ラットの脳内に移植するとほとんどの細胞がオリゴデンドロサイトに分化した。このことから、O-2A細胞はアストロサイトへの分化能をもってはいるものの、生体内の環境ではオリゴデンドロサイトに分化する細胞であることから、オリゴデンドロサイト前駆細胞と見なされるようになった[5](Espinosa de los monteros et al., 1993))。
 生体内でのO-2A細胞に相当する細胞については、様々な議論があったが、移植実験により一応の決着がついた。O-2A細胞を蛍光色素で標識し、新生児ラットの脳内に移植するとほとんどの細胞がオリゴデンドロサイトに分化した。このことから、O-2A細胞はアストロサイトへの分化能をもってはいるものの、生体内の環境ではオリゴデンドロサイトに分化する細胞であることから、オリゴデンドロサイト前駆細胞と見なされるようになった<ref name=ref5><pubmed>8419944</pubmed></ref>。


=== OPCの細胞系譜とPDGFα受容体(PDGFRα) ===  
=== OPCの細胞系譜とPDGFα受容体(PDGFRα) ===  


 培養下でのO-2A細胞は、type1-astrocyteの培養上清により増殖が高まることが示され、この中に含まれるO-2A細胞に対する増殖因子が血小板由来成長因子(platelet derived growth factor; PDGF)であることが明らかにされた[6](Richarsdon et al., 1988)。そして、O-2A前駆細胞がその受容体としてαサブユニット(PDGFRα)を発現していることも明らかにされた[7] (Hart et al., 1989)。これをもとに、発生段階の神経組織内でPDGFRαを発現している細胞の探索が行われた。その結果、脊髄では、ラットでは胎齢14.5日目(E14.5)、マウスではE12.5日目、ニワトリ胚ではHHstage32(孵卵7日目)の脳室層腹側部に限局して、PDGFRα陽性細胞が出現することから、これが脊髄のオリゴデンドロサイト前駆細胞の起源であると考えられるようになった[8](Pringle and Richardson, 1993)。その後、PDGFRα陽性細胞を単離して培養を行ったり[9](Hall et al., 1996)、PDGF欠損マウスや過剰発現させたトランスジェニックマウスでのOPCの発生を解析したりすること[10][11](Calver et al., 1998; Fruttiger et al., 1999)により、PDGFRα陽性細胞がOPCであることが明らかにされた。このような早い時期の脳室層で、特定の細胞サブセットを特異的に標識することができた最初の例であり、その後の神経管の背腹軸ドメイン形成の顕幽へと発展していくことになる[12](Richardson et al., 2000)。さらにPDGFRαを指標として、同じような発現パターンを示す分子が報告されそれらの多くがOPCのマーカーであることが明らかにされた。
 培養下でのO-2A細胞は、type1-astrocyteの培養上清により増殖が高まることが示され、この中に含まれるO-2A細胞に対する増殖因子が血小板由来成長因子(platelet derived growth factor; PDGF)であることが明らかにされた<ref name=ref6><pubmed>2834067</pubmed></ref>。そして、O-2A前駆細胞がその受容体としてαサブユニット(PDGFRα)を発現していることも明らかにされた<ref name=ref7><pubmed>2558873</pubmed></ref>。これをもとに、発生段階の神経組織内でPDGFRαを発現している細胞の探索が行われた。その結果、脊髄では、ラットでは胎齢14.5日目(E14.5)、マウスではE12.5日目、ニワトリ胚ではHHstage32(孵卵7日目)の脳室層腹側部に限局して、PDGFRα陽性細胞が出現することから、これが脊髄のオリゴデンドロサイト前駆細胞の起源であると考えられるようになった<ref name=ref8><pubmed>8330523</pubmed></ref>。その後、PDGFRα陽性細胞を単離して培養を行ったり<ref name=ref9><pubmed>9012528</pubmed></ref>、PDGF欠損マウスや過剰発現させたトランスジェニックマウスでのOPCの発生を解析したりすること<ref name=ref10><pubmed>9620692</pubmed></ref><ref name=ref11><pubmed>9876175</pubmed></ref>により、PDGFRα陽性細胞がOPCであることが明らかにされた。このような早い時期の脳室層で、特定の細胞サブセットを特異的に標識することができた最初の例であり、その後の神経管の背腹軸ドメイン形成の顕幽へと発展していくことになる<ref name=ref12><pubmed>10625331</pubmed></ref>。さらにPDGFRαを指標として、同じような発現パターンを示す分子が報告されそれらの多くがOPCのマーカーであることが明らかにされた。


=== 細胞系譜マーカーと系譜解析 ===  
=== 細胞系譜マーカーと系譜解析 ===  
96行目: 96行目:
== 参考文献 ==
== 参考文献 ==


[1] Raff, M., Miller, R.H. and Noble, M. (1983). A glial progenitor that develop in vitro into an astrocyte or an oligodendrocyte depending on culture medium. Nature. 1983 Jun 2-8;303(5916):390-6. 
<references />
6304520


[2] Skoff RB (1990) Gliogenesis in rat optic nerve: astrocytes are generated in a single wave before oligodendrocytes. Dev Biol. 39: 149-68 
2328833


[3] Bottenstein JE and Hunter SF (1990) Culture method for oligodendrocyte cell line and oligodendrocyte-type2 astrocyte lineage cells. In Cell culture, Conn PM ed, pp. 56-75, Methods in Neurosciences Vol. 2, Academic Press Inc., San Diego.
(執筆者: 担当編集者:)
 
[4] Itoh, K. (2002) Culture of oligodendrocyte precursor cells (NG2(+)/O1(-)) and oligodendrocytes (NG2(-)/O1(+)) from embryonic rat cerebrum.  Brain Res Brain Res Protoc. 2002 Aug;10(1):23-30.  12379434
 
[5] Espinosa de los monteros, A., Zhang, M., and deVellis, J. (1993). O2A progenitor cells transplanted into the neonatal rat brain develop into oligodendrocytes but not astoryctes.  Proc Natl Acad Sci U S A. 1993 Jan 1;90(1):50-4.  8419944
 
[6] Richardson WD, Pringle N, Mosley MJ, Westermark B, Dubois-Dalcq M. (1988) A role for platelet-derived growth factor in normal gliogenesis in the central nervous system. Cell. 53: 309-19. 
2834067
 
[7] Hart IK, Richardson WD, Heldin CH, Westermark B, Raff MC. (1989) PDGFα receptors on cells of the oligodendrocyte-type-2 astrocyte (O-2A) cell lineage. Development. 1989 Mar;105(3):595-603.  2558873
 
[8] Pringle, N.P. and Richardson, W.D. (1993). A singularity of PDGF alpha-receptor expression in the dorsoventral axis of the neural tube may define the origin of the oligodendrocyte lineage.  Development. 1993 Feb;117(2):525-33. 
8330523
 
[9] Hall A, Giese NA, Richardson WD. (1996) Spinal cord oligodendrocytes develop from ventrally derived progenitor cells that express PDGF alpha-receptors.  Development.  122: 4085-94.
PMID:9012528
 
[10] Calver AR, Hall AC, Yu WP, Walsh FS, Heath JK, Betsholtz C, Richardson WD. 1998. Oligodendrocyte population dynamics and the role of PDGF in vivo. Neuron, 20, 869-882.  9620692
 
[11] Fruttiger M, Karlsson L, Hall AC, Abramsson A, Calver AR, Bostrom H, Willetts K., Bertold C-H, Betsholtz C, Richardson WD. 1999. Defective oligodendrocyte development and severe hypomyelination in PDGF-A knockout mice. Development, 126, 457-467. 9876175
 
[12] Richardson WD, Smith HK, Sun T, Pringle NP, Hall A, Woodruff R. 2000 Oligodendrocyte lineage and the motor neuron connection. Glia, 29, 136-142. PMID:10625331
 
[13] Lu QR, Yuk D, Alberta JA, Zhu A, Pawlitzky I, Chan J, McMahon AP, Stiles CD, Rowitch DH. 2000. Sonic hedgehog-regulated oligodendrocyte lineage genes encoding bHLH proteins in the mammalian central nervous system. Neuron, 25, 317-329.  10719888
 
[14] Takebayashi H, Yoshida S, Sugimori M, Kosako H, Kominami R, Nakafuku M, Nabeshima Y. (2000)  Dynamic expression of basic helix-loop-helix Olig family members: implication of Olig2 in neuron and oligodendrocyte differentiation and identification of a new member, Olig3. Mech Dev. 2000 Dec;99(1-2):143-8. 11091082
 
[15] Zhou Q, Wang S, Anderson DJ. 2000. Identification of a novel family of oligodendrocyte lineage-specific basic helix-loop-helix transcription factors. Neuron, 25, 331-43.  10719889
 
[16] Qi Y, Cai J, Wu Y, Wu R, Lee J, Fu H, Rao M Sussel L, Rubenstein J, and Qiu M. (2001) Control of oligodendrocyte differentiation by the Nkx2.2 homeodomain transcription factor. Development 128, 2723-2733. 
11526078
 
[17] Stolt, C.C., Rehberg, S., Ader, M., Lommes, P., Riethmacher, D., Schachner, M., Bartsch, U. and Wegner, M. (2002) Terminal differentiation of myelin-forming oligodendrocytes depends on the transcription factor Sox10. Genes and Development, 16, 165-170. 11799060
 
[18] Nishiyama A, Lin X-H, Giese N, Heldin C-H, Stallcup WB. 1996. Co-localization of NG2 proteoglycan and PDGF α-receptor on O2A progenitor cells in the developing rat brain. J Neurosci Res, 43, 299-314.  8714519
 
[19] Stallcup WB, Beasley L. 1987. Bipotential glial precursor cells of the optic nerve express the NG2 proteoglycan. J Neurosci, 7, 2737-2744.   
3305800
 
[20] Sommer I, Schachner M. 1981. Monoclonal antibodies (O1 to O4) to oligodendrocyte cell surfaces: an immunocytological study in the central nervous system.  Dev Biol, 83, 311-327. 
6786942
 
[21] Bansal R, Stefansson K, Pfeiffer SE. 1992. Proligodendrolast antigen (POA), a developmental antigen expressed by A007/O4-positive oligodendrocyte progenitors prior to the apparence of sulfatide and galactocerebroside. J Neurochem, 58, 2221-2229. 1573402
 
[22] Warf, B.C., Fok-Seang, J. and Miller, R.H. (1991).  Evidence for the ventral origin of oligodendrocytes in the rat spinal cord. Journal of Neuroscience, 11, 2477-2488.  1869925
 
[23] Ono, K., Bansal, R., Payne, J. Rutishauser, U. and Miller, R.H. (1995). Early development and dispersal of oligodendrocyte precursors in the embryonic chick spinal cord. Development. 1995 Jun;121(6):1743-54  7600990
 
[24] Orentas DM, Miller RH. (1996) The origin of spinal cord oligodendrocytes is dependent on local influences from the notochord. Dev Biol. 1996 Jul 10;177(1):43-53.
8660875
 
[25] Orentas DM, Hayes JE, Dyer KL, Miller RH. (1999) Sonic hedgehog signaling is required during the appearance of spinal cord oligodendrocyte precursors. Development. 1999 Jun;126(11):2419-29. 
10226001
 
[26] Trousse F, Giess MC, Soula C, Ghandour S, Duprat AM, Cochard P. (1995) Notochord and floor plate stimulate oligodendrocyte differentiation in cultures of the chick dorsal neural tube. J Neurosci Res. 1995 Jul 1;41(4):552-60.  7473887
 
[27] Chandran S, Kato H, Gerreli D, Compston A, Svendsen CN, Allen ND. 2003. FGF-dependent generation of oligodendrocytes by a hedgehog-independent pathway. Development, 130, 6599-609.  14660548
 
[28] Lachapelle F,  Gumpel M, Baulac M, Jacque C, Duc P, Baumann N. (1983-1984) Transplantation of CNS fragments into the brain of shiverer mutant mice: extensive myelination by implanted oligodendrocytes.  I. immunohistochemical studies. Dev Neurosci. 1983-1984;6(6):325-34.  6085571
 
[29] Small, R.K., Riddle, P. and Noble, M. (1987). Evidence for migration of oligodendrocyte--type-2 astrocyte progenitor cells into the developing rat optic nerve. Nature, 328, 115-117 
3600791
 
 
[30] Ono, K., Yasui, Y., Rutishauser, U. and Miller, R.H. (1997).  Focal ventricular origin and migration of oligodendrocyte precursors into the chick optic nerve.  Neuron. 1997 Aug;19(2):283-92.  9292719
 
[31] Rampani SB and Cepko CL (2010) A common progenitor for retinal astrocytes and oligodendrocytes. J Neurosci. 2010 Apr 7;30(14):4970-80.  20371817
 
[32] Kirby BB, Takada N, Latimer AJ, Shin J, Carney TJ, Kelsh RN, Appel B. 2006  In vivo tim-lapse imaging shows dynamic oligodendrocyte progenitor behavior during zebrafish development. Nat Neurosci, 9, 1506-1511
 
[33] Mallon BS, Shick HE, Kidd GJ, Macklin WB. (2002) Proteolipid promoter activity distinguishes two population of NG2-positive cells throughout neonatal cortical development.  J Neurosci 22, 876-885.  11826117
 
[34] Sugimoto Y, Taniguchi M, Yagi T, Akagi Y, Nojyo Y, Tamamaki N. 2001. Guidance of glial precursor cell migration by secreted cues in the developing optic nerve. Development, 128, 3321-3330.
 
[35] Tsai H-H, Tessier-Lavigne M, Miller RH. 2003.  Netrin 1 mediates spinal cord oligodendrocyte precursor dispersal. Development, 130, 2095-2105.
 
[36] Durand B, Gao FB, Raff M. 1997. Accumulation of the cyclin-dependent kinase inhibitor p27/Kip1 and the timing of oligodendrocyte differentiation. EMBO J, 16, 306-17. 9029151
 
[37] Tikoo R, Osterhout DJ, Casaccia-Bonnefil P, Seth P, Koff A, Chao MV. 1998. Ectopic expression of p27Kip1 in oligodendrocyte progenitor cells results in cell-cycle growth arrest. J Neurobiol, 36, 431-40.    9733077
 
[38] Ishibashi, T., Dakin, K.A., Stevens, B., Lee, P.R., Kozlov, S.V., Stewart, C.L., Fields, R.D. (2006) Astrocytes promote myelination in response to electrical impulses. Neuron, 49, 823-832.  PMID: 16543131
 
[39] Wake H, Lee P.R., and Fields R.D. (2011) Control of local protein synthesis and initial events in myelination by action potentials. Science, 133, 1647-1651.  21817014
 
[40] Fyffe-Maricich, S., Karlo, J.C., Landreth, G.E. and Miller R.H. (2011)  The ERK2 mitogen-activated protein kinase regulates the timing of oligodendrocyte differentiation. Journal of Neuroscience, 31, 843-850.  21248107
 
[41]T ripathi, R.B., Clarke, L.E., Burzomato, V., Kessaris, N., Anderson, P.N., Attwell, D. and Richardson, W.D. (2011). Dorsally and ventrally derived oligodendrocytes have similar electrical properties but myelinate preferred tracts. Journal of Neuroscience, 31, 6809-6819.  21543611
 
[42] Cameron-Curry P, Le Douarin NM. 1995 Oligodendrocyte precursors originate from both the dorsal and the ventral parts of the spinal cord. Neuron. 15(6):1299-310. 8845154
 
[43] Pringle NP, Guthrie S, Lumsden A, Richardson WD. (1998) Dorsal spinal cord neuroepithelium generates astrocytes but not oligodendrocytes. Neuron, 20, 883-893.
9620693
 
[44] Cai, J., Qi, Y., Hu, X., Tan, M., Liu, Z., Zhang, J., Li, Q., Sander, M., Qiu, M. (2005). Generation of oligodendrocyte precursor cells from mouse dorsal spinal cord independent of Nkx6 regulation and Shh signaling. Neuron, 45, 41-53.  15629701
 
[45] Vallstedt A, Klos JM, Ericson J. 2005.  Multiple dorsoventral origins of oligodendrocyte generation in the spinal cord and hindbrain. Neuron, 45, 55-67.
 
[46] Davies JE and Miller RH (2001) Local sonic hedgehog signaling regulates oligodendrocyte precursor appearance in multiple ventricular zone domains in the chick metencephalon. Dev Biol 233, 513-525.  11336511
 
[47] Ono K, Kagawa T, Tsumori T, Yokota S & Yasui Y  Morphological changes and cellular dynamics of oligodendrocyte lineage cells in the developing vertebrate central nervous system.  Dev Neurosci (2001) 23: 346-355  PMID: 11756750
 
[48] Mecklenburg N, Barcia-Lopez R, Puelles E, Sotelo C, Martinez S. 2011. Cerebellar oligodendroglial cells have a mesencephalic origin. Glia, 59, 1946-1957.  PMID: 21901755
 
[49] Pringle NP, Mudhar HS, Collarini EJ, Richardson WD. (1992) PDGF receptors in the rat CNS: during late neurogenesis, PDGF alpha-receptor expression appears to be restricted to glial cells of the oligodendrocyte lineage. Development, 115, 535-551.
 
[50] Olivier C, Cobos I, Perez Villegas EM, Spassky N, Zalc B, Martinez S, Thomas JL. 2001. Monofocal origin of telencephalic oligodendrocytes in the anterior entopeduncular area of the chick embryo. Development, 128, 1757-69.  PMID: 11311157
 
[51] Kessaris, N., Fogarty, M., Iannarelli, P., Grist, M., Wegner, M. and Richardson, W.D. (2006). Competing waves of oligodendrocytes in the forebrain and postnatal elimination of an embryonic lineage. Nature Neuroscience, 9, 173-9.  PMID: 16388308
 
[52] Chang A, Nishiyama A, Peterson J, Prineas J, Trapp BD (2000) NG2-positive oligodendrocyte progenitor cells in adult human brain and multiple sclerosis lesions. J Neurosci 20, 6404-12.  PMID:10964946
 
[53] Ono K, Takebayashi H, Ikeda K, Furusho M, Nishizawa T, Watanabe K, Ikenaka K. (2008) Regional- and Temporal-dependent changes in the differentiation of Olig2 progenitors in the forebrain, and the impact on astrocyte development in the dorsal pallium.  DevBiol 320(2):456-68 2008  PMID: 18582453
 
[54] Zhu X, Bergles DE, Nishiyama A. (2008) NG2 cells generate both oligodendrocytes and gray matter astrocytes. Development 135, 145-157  PMID: 18045844
 
[55] Zhu X, Hill RA, Dietrich D, Komitova M, Suzuki R, Nishiyama A. (2011) Age-dependent fate and lineage restriction of single NG2 cells.  Development 138, 745-753. PMID: 21266410
 
[56] Sakry D, Karram K, Trotter J. (2011) Synapses between NG2 glia and neurons. J Anat 219, 2-7.  PMID: 21395579

案内メニュー