発生時期および領域特異的なノックイン・ノックダウン技術の開発と形態形成研究

• Project/Area Number: 18657068
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 竹島 一仁 Nagoya University, アイソトープ総合センター, 准教授 (20126874)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2007: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: エレクトロポレーション / 遺伝子導入 / アフリカツメガエル / イモリ / BMPシグナル経路 / 色素パターン形成 / ノックダウン / 体軸形成 / 神経組織形成

Research Abstract

2年間の研究期間の初年度でアフリカツメガエル初期胚の各種予定組織領域へmRNAをエレクトロポレーション法により導入する技術の改良を検討した。最終年度では同じ両生類であるイモリを材料に後期発生期、特に皮膚色素パターン形成、に着目して対象遺伝子のノックダウン、ノックイン改変型を用いた機能解析を進め本技術の応用性拡大と形態形成解析を推進した。以下に主な成果を列挙した。
1.有尾および無尾両生類のモデル生物であるイモリとアフリカツメガエルの後期胞胚から尾芽胚までの異なる分化段階の外胚葉組織を対象にエレクトロポレーション法を改良し、外胚葉由来の神経組織形成、前後軸/背腹軸形成、表皮模様パターン形成解析のための多面的遺伝子導入が可能になった。
2.イモリ尾芽胚表皮の最上層一層と皮下真皮層を区別限定した遺伝子導入が可能になったことで、神経提細胞の皮下移動による黒色色素細胞形成の時期特異性、またそれに関わる成長因子BMPシグナル伝達系の作用機序の一端を解明することができた。
3.改良エレクトロポレーション法を用いて多種類の機能欠損型および完進型BMP受容体遺伝子をイモリ尾芽胚表皮に導入し、体側模様(パターン形成)の人為的改変が可能になった。具体的にはイモリ体側単純帯模様を分断したり、消失させたり、腹全面までの拡張操作が可能になった。
4.原腸陥入、神経板/中枢神経組織形成、体軸形成、色素パターン形成に関わる遺伝子群、シグナルカスケート検討のために、BMPシグナル系とそのアンタゴニスト、FGFシグナル系、SHH経路、レチノイン酸経路それぞれの構成要素の解析を進め、これら複数のシグナル経路のクロストークの重要性が判明した。