| Project/Area Number |
21K06200
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Osaka University (2022-2023)
Kyoto University (2021) |
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Principal Investigator |
黒田 純平 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 助教 (80726521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩根 敦子 (引越敦子) 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 客員主管研究員 (30252638)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | コラーゲン / 細胞外マトリックス / ゼブラフィッシュ / リモデリング / 破骨細胞 / 骨 / 4Dライブイメージング / 鰭 / ECM |
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| Outline of Research at the Start |
これまで申請者は、アクチノトリキアの「製造」「束化」「固化」の工程を担う細胞の機能を明らかにしている。さらに最近、製造されたアクチノトリキアが「常に最先端部に向かって輸送」されることと、古いアクチノトリキアが「基部に移動したのち分解」されることを見出している。本研究の目的は、ヒレ骨形成に必須なこの「輸送」の仕組みを明らかにすることであり、それぞれの工程を同時に再現させることで、ヒレのin vitroでの完全な成長が可能になるかもしれない。これは、複雑な構造をもつ外部器官再生の最初の例であり、現在医学的な見地から試みられている器官再生の実験にも、重要な知見を提供すると期待する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は、本研究において生きた個体の中のアクチノトリキアを任意のタイミングで蛍光標識することができる蛍光プローブを発見し、ヒレ成長過程でアクチノトリキアの動態変化を追跡する新しいイメージングツールを開発することに成功した。この技術革新により、これまでに知られていなかった、アクチノトリキアの「分解」様式を発見し、この分解過程は破骨細胞によって引き起こされることも発見した。これらの成果を論文としてまとめ、海外学術雑誌に投稿・査読中となっている。また、この蛍光プローブを使ったパルス・チェイスイメージングによって、ヒレの再生過程におけるアクチノトリキアの動態を明らかにすることにも成功している。再生過程では、骨の形成に先立って、まず微小なアクチノトリキアが間充織間に均一に産生され、ゆるやかに近位―遠位方向に沿って配向化する。その後、この配向化されたアクチノトリキアは、骨間（inter-ray）で迅速に消失し、骨の先端部に残存するアクチノトリキアのみが、再生中のヒレ組織の成長に伴い、先端方向へ移動することを発見した。さらに再生過程においては、多核化した巨大な破骨細胞がヒレ先端部に出現し、これにより再生初期において、アクチノトリキアのリモデリングが速やかに引き起こされることを見出した。これらの成果について、すでに複数の国内学会にて発表しており、アクチノトリキアの分解過程に注目した研究の続報として、更なる論文の執筆が進行中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究開始当初は、アクチノトリキアを選択的に分解（溶解）する細胞として、マクロファージ、あるいは好中球を想定していた。この予想に反して、骨を分解・吸収することが知られている破骨細胞がアクチノトリキアの分解過程で中心的な役割を果たす細胞であることを突き止めた。責任細胞が特定できたことで、アクチノトリキアの「産生」「配向化」「移動」「分解」の4つの工程が連動して進行し、これによりヒレ骨の形態形成が行われる原理の全貌が明らかになりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒレ骨が直線的に発達し、先端部で2分岐構造を作るという規則的なパターンを示す形態を形作るためには、ヒレ先端部で常にアクチノトリキアを放射状に、かつ平面的に配向化させる必要がある。ヒレ先端部におけるこのアクチノトリキアの配向性を維持するためには、破骨細胞による選択的分解が極めて重要な因子であると考えられる。今後は、アクチノトリキアという大きな構造体が組織から跡形もなく消失するその分解過程の分子機構を明らかにする計画をしている。さらに、アクチノトリキアの配向性形成において中心的な役割を果たすことが分かっている間葉系細胞と、破骨細胞の細胞間相互作用を明らかにすることで、破骨細胞が分解すべきアクチノトリキアをどのようにして選択しているのか、その仕組みを解き明かすことができると考えている。
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