三次元器官の生体外構築を目指した哺乳類成体器官における形態形成メカニズムの解明
Project/Area Number |
21K12678
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
Principal Investigator |
武尾 真 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, 上級研究員 (50782116)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 孝 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, チームリーダー (50339131)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 器官再生 / 形態形成 / リズム / 毛包 |
Outline of Research at the Start |
三次元器官再生は次世代の再生医療と位置付けられている。発生生物学や幹細胞生物学の発展に伴い、多能性幹細胞からほとんどすべての細胞種、ほとんどすべてのミニ器官であるオルガノイドが作り出されているが、現在までに機能的な大型器官を再生させるには至っていない。そこで本研究課題では、生体外器官構築・器官デザインの基盤技術の確立を目指し、哺乳類成体における形態形成メカニズムを明らかにすることを目的とする。このため、1)成体マウスZigzag毛の周期的形態形成タイミングの特定、2)形態形成過程の細胞および分子メカニズムの解明、3)生体外における器官形態形成制御の実証を行う。
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Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度の研究は、研究計画に沿って進捗し、下記の成果を得た。 1) 成体マウスZigzag毛の周期的形態形成タイミングの特定:マウス背部体毛のZigzag毛は毛幹形成過程において必ず3回曲がる(変曲する)という特徴を持っている。昨年度までの研究により、マウス成体Zigzag毛の変曲点(形態形成の周期的切り替え点)は毛包再生誘導後9,12,15日目に形成されることが明らかとなり、本研究項目の目標を達成した。 2) 形態形成過程の細胞および分子メカニズムの解明:毛幹の形成領域である毛球部において、変曲点形成期および非形成期における遺伝子発現プロファイルを、RNA-Seqにより比較し、リアルタイムPCRで確認を行ったところ、変曲点形成期において発現が有意に上昇する遺伝子を2遺伝子明らかになった。in situ hybridizationによる空間的発現解析から、このうち1遺伝子は毛母細胞で、もう1遺伝子は毛乳頭細胞で発現することが明らかとなった。CRISPR/Cas9システムによる遺伝子ノックアウトと毛包再構成アッセイによるloss-of-function解析において、両遺伝子共に機能阻害によって変曲点形成タイミングに異常が認められたことから、これらの遺伝子が変曲点形成に重要な役割を果たしていることが示唆された。現在、さらなる分子機構の解明に向け、gain-of-function機能解析を実施中である。 3) 生体外における器官形態形成制御の実証:昨年度までの研究により、生体外において再生毛包原基から成熟した毛包の形成が可能となった。上記研究課題2の形態形成過程の分子メカニズムが明らかになり次第、生体外において器官形態制御が可能であるか解析を行う。
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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
研究項目1)では、昨年度までの研究により成体マウスZigzag毛幹の3回の周期的な変曲点形成タイミングを特定し、本研究項目の目的が達成された。 研究項目2)については、網羅的遺伝子解析および、CRISPR/Cas9システムと器官原基法を組み合わせた遺伝子機能解析から、変曲点形成および形成タイミングの決定に関与していると思われる候補遺伝子を同定できたことから、成体マウスZigzag毛幹の周期的な形態形成の分子メカニズム同定に向け、予定通り推移している。 研究項目3)については、生体外における成体毛包由来細胞からの成熟毛包形成方法が確立し、研究項目2)による分子メカニズム解明を待って、このメカニズムが生体外で再現可能か検証を行う。
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Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進については、各研究項目とも順調に推移していることから、当初の計画通り研究を推進する。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)