肝臓は薬物代謝に関与する主要な臓器であり、ヒト胚性幹細胞（human embryonic stem cells；ヒトES細胞）やヒト人工多能性幹細胞（human induced pluripotent stem cells；ヒトiPS細胞）からヒト初代培養肝細胞に類似した肝細胞を分化誘導できれば、創薬過程における医薬品候補化合物の肝毒性評価などに使用できる。ヒトES/iPS細胞を肝細胞へ分化させるためには、生体内での肝発生・分化の環境を模倣してサイトカインや増殖因子などの各種液性因子を作用させる方法が汎用されている。しかしながら、その肝分化誘導効率は不十分であり、さらなる分化効率の向上が要求されている。そこで、筆者らは肝発生に必要な転写因子をヒトES/iPS細胞から分化させた細胞に遺伝子導入することによって、肝分化誘導効率を改善させることを試みた。本稿では、筆者らの最近の研究成果を紹介しつつ、ヒトES/iPS細胞から肝細胞への分化誘導の現状と毒性評価系への応用の可能性について概説する。

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コーヒー酸（3, 4-dihydroxycinnamic acid）は、植物界に広く分布するフェニルプロパノイドの一種であり、抗酸化作用を持つことが知られている。また、皮膚細胞では、紫外線障害に対する保護作用を有することが報告されている。本研究では、コーヒー酸における正常ヒト表皮角化細胞（NHEK）並びに正常ヒト皮膚線維芽細胞（NHDF）の増殖または分化に対する効果を検討した。表皮角化細胞において、0.5～5 μMのコーヒー酸添加で、細胞の増殖が有意に促進した。一方、皮膚線維芽細胞に対しては、コーヒー酸における増殖促進活性は見られなかった。低濃度（0.05 μM）のコーヒー酸添加により、表皮角化細胞の分化マーカータンパク質として知られる、ケラチン10及びプロフィラグリンmRNAの強い発現が観察された。これらの結果より、コーヒー酸はヒト皮膚由来表皮角化細胞の新陳代謝能を促進させる作用を持つことが示された。

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Purpose: We previously showed that L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-dopa) induces the production of nitric oxide (NO) and superoxide and has cytotoxic effects on cultured bovine retinal pigment epithelial (RPE) cells. Oxidative stresses such as hyperoxia or visible light augment L-dopa-induced cytotoxicity in aortic endothelial cells. In this study, we examined the influence of L-dopa on the inactivation of reactive oxygen species by glutathione peroxidase (GPx), which protects in human retinal vascular endothelial (RE) cells from free radical damage. We used ion beams to induce oxidative stress and measured GPx expression by means of real-time-reverse-transcriptase- polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis.
Methods: Human RE cells incubated in vitro with 250 μM L-dopa were exposed to heavy -ions such as 350 MeV Ne, 220 MeV C, and 50 MeV He. Total cellular RNA was isolated from RE cells after 0, 4, 8, and 24 hr of irradiation and was reverse transcribed using primers specific for GPx and 18S ribosomal RNA (rRNA). Quantitative real-time RT-PCR was performed to compare the effects of different ion beams on rRNA and GPx expression using the LightCycler^® system.
Results: Exposure to L-dopa inhibited GPx expression in human RE cells. GPx expression in RE cells incubated with L-dopa decreased significantly after exposure to 50 MeV He and 220 MeV C, disturbing the defense mechanism against the L-dopa-induced production of reactive oxygen species. In contrast, 350 MeV Ne irradiation significantly increased GPx3 expression.
Conclusions: We showed the influence of ion beams on L-dopa-induced stress rather than the influence of L-dopa on ion beam-induced stress because GPx expression in L-dopa -treated human RE cells depended on the types of heavy-ion used during irradiation. L-dopa and ion beams are concentration-dependent pro-oxidative stressors of RE cells.

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