| Project/Area Number |
19J15424
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
畠山 宙大 総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | Wnt signaling, / morphogen, / membrane-tethered Wnt, / NMP, / stem cell maintenance, / Wnt signaling / morphogen / membrane-tethered Wnt / NMP / stem cell maintenance |
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| Outline of Research at the Start |
長い間、発生中の背側神経管では、Wnt蛋白質は拡散し分泌細胞から長距離にわたってパターニングを担うモルフォゲンであると考えられてきた。一方、私はWntの作用範囲は単純に拡散依存的なものだけではなく、分泌細胞自身の分布が時間と共に拡大し、それに伴いシグナルの作用範囲が拡大しているのではないか（すなわちWntの作用範囲は発現細胞の細胞系譜に依存する）と考えた。実際、Wnt分泌細胞の子孫細胞は、Wntタンパク質・Wntシグナルを伴って神経管の中で分布を拡大していた。本研究ではマウス神経管におけるパターニングに対して、Wntの働きが拡散依存的なのか細胞系譜依存的なのかを明らかにすることを目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
分泌タンパク質Wntは脊椎動物の胚発生において様々な場所で発現し、細胞の増殖や分化を制御するとともに、成体における恒常性の維持にも重要であることが知られているが、オートクライン機能とパラクライン機能の使い分けと重要性についてはわかっていない。本研究では、Wnt3aのオートクライン機能とパラクライン機能が、神経中胚葉前駆細胞(神経と沿軸中胚葉の共通の前駆細胞)をどのように維持しているのかを調べた。
神経中胚葉前駆細胞の維持にはWnt3aが必要であるが、このWnt3aは神経中胚葉前駆細胞自身が発現しているため、この細胞はWnt3aのリガンドを産生すると同時に受け取るはずである。 そこで私は、Wntリガンドが神経中胚葉前駆細胞の維持においてオートクラインシグナルとして働き、そのパラクライン機能は必要ないのではないかと考えた。この疑問を解決するために、内因性のWnt3aをオートクライン型に置換したノックインマウスを作製した。
ノックインした胚は、後脚までは正常であったが、後脚より後方は神経管が閉じず、尾も細く短くなった。細い尾の伸長は、胎生12.5日目まで維持され、神経中胚葉前駆細胞は尾の先端にわずかに維持されていた。このことから、Wnt3aのオートクライン機能によって、神経中胚葉前駆細胞の集団の一部が維持されていると考えられる。Wntシグナルを受け取った細胞を野生型胚で可視化すると、Wntシグナルがエピブラストで活性化されているが、その活性化レベルは細胞間でばらばらである。ノックイン胚では、体節期以降に急激にばらつきが増加し、エピブラストの大部分でWnt活性が低下した。これらの結果は、パラクライン機能がエピブラスト細胞間のWntシグナルレベルのばらつきを抑え、このパラクライン機能がエピブラストにおけるWnt活性細胞や神経中胚葉前駆細胞の集団サイズの維持に必要であることを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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