| Project/Area Number |
22K06301
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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 44040:Morphology and anatomical structure-related
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
二宮 裕將 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (40514237)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有泉 高史 玉川大学, 農学部, 教授 (30286166)
石嶺 久子 藤田医科大学, 医学部, 助教 (90736737)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 外胚葉 / 両生類 / 上皮細胞極性 / 紡錘体の配向 / 形態形成 / 上皮細胞 / 間葉上皮転換 / 細胞分裂 / 細胞運動 |
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| Outline of Research at the Start |
動物の発生では、受精卵からまず二次元シート状の外胚葉構造を作った後に三次元的な体の組織構築を始めるが、この様式の意義は明らかでない。ヒトの外胚葉は単細胞層であるが、その形成に関する研究は少ない。本研究では単細胞層外胚葉を形成するイモリの１）外胚葉形成過程を解析し、その仕組みを調べる。そして２）私が開発した方法により外胚葉シート構造の多細胞層化・攪乱を誘導し、体作りへの影響を見る。さらに３）ヒト外胚葉に相当するヒトiPS細胞を重細胞層化し、そこからの細胞分化と組織形態形成を解析し、影響をヒト組織で検証する。これらの研究より、脊椎動物の単細胞層外胚葉シート形成の仕組み、意味を究明していく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、脊椎動物の発生において三次元的な胚体の組織構築の起点である外胚葉のシート構造形成の意義を明らかにするため、解析を進めている。研究対象としては、比較的大型・水中で発生するため扱いやすく、外胚葉の構造が近縁の有尾類（単層）と無尾類（重層）で異なる、等の利点がある両生類胚を用いている。
上皮細胞には頂端面と基底面の細胞極性があり、この極性により細胞集団として一定のシート層構造を維持している。我々の以前の研究では、上皮細胞極性維持に働くlgl と aPKC を外胚葉に過剰発現させ、極性を攪乱した場合、外胚葉組織が分厚い重層構造を形成することを報告している（Ninomiya and Winklbauer 2008）。この重層化の仕組みとして、上皮細胞の有糸分裂方向を調べたところ、通常は頂端面に対して垂直に配向している紡錘体が、lgl と aPKC を外胚葉に過剰発現している細胞では、よりランダムな向きになっていることが分かった。このことから、外胚様組織重層化の仕組みの一つとして、有糸分裂方向の無秩序化が示された。
そしてlgl と aPKC の過剰発現による重層化の程度をイモリ胚とツメガエル胚で比較したところ、イモリ胚の外胚葉組織は局所的に大きな肥厚を示し、ツメガエル胚の外胚葉組織は全体的で小さな肥厚を示した。この違いの理由として、イモリ胚の非上皮化細胞が元の場所に留まり続けるのに対し、ツメガエル胚の非上皮化細胞が外胚葉基底面側で拡散することが示唆された。
さらに背側外胚葉を重層化した場合の尾芽胚形態形成への影響を調べたところ、体軸伸長の弱い阻害、および頭部神経系の形態異常が確認できた。
以上の結果より、外胚葉において一定のシート層構造を維持することが、脊椎動物胚の形態形成の再現性を高めるのに重要であることが示された。
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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
予定していたアカハライモリおよびツメガエル外胚葉細胞に対するlgl と aPKC の過剰発現実験を遂行し、外胚葉組織の重層化の仕組み、程度、および胚形態形成への影響をほぼ全て評価した。よって、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト組織形成に対する外胚葉重層化の影響を調べるため、lgl とaPKC 遺伝子の過剰発現により、ヒトiPS細胞を重層化し、その細胞分化への影響を解析する。また、近年私が開発したヒトiPS細胞からの組織伸長系（Ninomiya et al, 2020）の組織伸長に対する上皮組織の影響（ヒト組織形態形成に関する上皮組織の働き）を調べる。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
