幹細胞代謝についてはよく知られていないが､University of Texas (UT) Southwestern (CRI) のChildren’s Medical Center Research Institute の新しい研究で､幹細胞が異常に高いレベルのビタミンCを吸収し､そのビタミンCが幹細胞の機能を調節し､また､白血病の進行を抑制することが突き止められている｡CRIのDirectorを務めるDr. Sean Morrison は､｢体のアスコルビン酸塩 (ビタミンC) 量が少ないとがん発症リスクが高まることは知られていたが､その理由についてはよく分かっていなかった｡今回の研究で少なくとも造血系については幾分か解明することができた｣と述べている｡代謝分析にはかなりの数の細胞を必要とするが､一方で組織内の幹細胞の数は非常に少ないことから､これまで幹細胞代謝の研究は困難だった｡
2017年8月21日付Nature誌オンライン版で発表された研究の過程で開発されたテクニックにより､幹細胞のように非常に数の少ない細胞でもごく普通に代謝量を測定することが可能になった｡このテクニックの採用により､骨髄の全てのタイプの造血細胞がそれぞれ独特の代謝特性を持っており､栄養の摂取と利用に違いのあることが突き止められた｡幹細胞の主要な代謝特性の一つとして､並外れて多量のアスコルビン酸塩を吸収することが挙げられる｡
研究チームは､幹細胞の機能にアスコルビン酸塩が重要なのかどうかを突き止めるため､グロノラクトン･オキシダーゼ (Gulo) 欠乏症のマウスを使って調べた｡Guloは､人間を除き､マウスを含めたほとんどの哺乳動物が体内でアスコルビン酸塩を合成するために必要とする酵素である｡この酵素を持たないGulo欠乏マウスは､人間の場合と同じようにアスコルビン酸塩を食物を通して外から摂取しなければならなかった｡このテクニックにより､マウスのアスコルビン酸塩摂取を厳密に管理し､マウスのアスコルビン酸塩量を健康人の約5%と同じレベルに保つことができた｡
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これらのレベルでは、アスコルビン酸の枯渇が幹細胞機能の喪失につながる可能性があると予想されていたが、実際に幹細胞が実際に機能を獲得したのは、しかし、この利益は、白血病の増加した症例を犠牲にして生じました。
「幹細胞は、アスコルビン酸を使用して、エピゲノムの一部であるDNA上の特定の化学修飾の量を調節する」とCRIの助教授、研究のリード著者であるMichalis Agathocleous博士は語った。 「エピゲノムは、どの遺伝子がオンになって消滅するかを制御する、細胞内の機構の集合である。したがって、幹細胞が十分なビタミンCを受け取らないと、エピゲノムは幹細胞の機能を増加させるように損傷を受けることがありますが、白血病のリスクも増加します。
この増加したリスクは、アスコルビン酸がTet2として知られている酵素にどのように影響するかと部分的に結びついている、という研究が示された。 Tet2を不活性化する突然変異は、白血病の形成の初期段階である。 CRIの科学者は、アスコルビン酸の枯渇は、白血病のリスクを増加させるような方法で組織のTet2機能を制限する可能性があることを示した。
これらの所見は、クローン造血として知られている一般的な前癌状態を有する高齢の患者にとって意味がある。この状態は、白血病や他の疾患を発症する危険性が高いが、白血病を発症する特定の患者がなぜそうでないのかがよく分かっていない。この研究の結果は説明を提供するかもしれない。
クローン造血を有する患者の最も一般的な突然変異の1つは、Tet2の1コピーの喪失である。我々の結果は、クローン性造血およびTet2突然変異を有する患者が、毎日のビタミンC要求の100％を得るのに特に注意すべきであることを示唆している」とMorrison博士は述べた。 「これらの患者にはTet2の良いコピーが1つしか残っていないので、癌から身を守るために残存するTet2腫瘍抑制遺伝子の活性を最大にする必要がある」
モリソン博士も任命されている幹細胞および癌生物学のためのハモン研究所の研究者は、この研究の一部として開発された技術を使用して、幹細胞の機能および癌の発達を制御する他の代謝経路を見つける予定である。彼らはさらに、幹細胞機能と組織再生におけるビタミンCの役割をさらに探求する予定です。
Morrison博士は、UT Southwesternの小児科教授、Cancer ResearchのTexas Prevention and Research Institute（CPRIT）奨学生、Howard Hughes Medical Institute（HHMI）の研究者です。彼はまた、UT Southwesternの小児遺伝学におけるMary McDermott Cook Chairと、UT SouthwesternのChildren's Research Instituteにおける小児科研究のKathryneおよびGene Bishop著名な議長を抱えています。
CRIとUTSWの共著者には、CRIの助教授、UT南西部の小児科医であるZhiyu Zhao博士、 UT南西部の病理学の准教授Weina Chen博士は、コービン・ミーチャム博士、レベッカ・バージェス博士、マレア・マーフィー博士（ポスドク研究者）小児科のRalph DeBerardinis博士、CRI准教授、Human Growth＆DevelopmentのためのEugene McDermottセンターに所属しています。ジョエル・B・スタインバーグ医学博士（Pediatrics）の議長を務め、UTSWの医学研究のSowell家族奨学生でもあるデベラディニス博士は、CRIの遺伝的および代謝疾患プログラムのディレクターであり、小児遺伝学および代謝の部門のチーフですUTSWで。
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Linus Pauling Lives--Scientists Discover Vitamin C Regulates Stem Cell Function and Suppresses Leukemia Development
