| Project/Area Number |
22K06820
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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 48010:Anatomy-related
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
城所 比奈子 同志社大学, 研究開発推進機構, 助教 (70747378)
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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 |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 心臓管形成 / 左右非対称 / ループ形成 / Nodal / ライブイメージング / 形態形成 / 心臓形成 / 細胞挙動 |
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| Outline of Research at the Start |
胚発生期において、心臓は初めまっすぐな管として形成されるが、心臓原基の左側に発現するNodalが管を回転させることでループ構造を形成し、血液循環に必要な左右非対称形態を獲得する。しかし、Nodalが個々の細胞内でどのように作用し、細胞や組織にどのような左右差をつくりだすことによって回転を駆動するかは、ほとんど理解されていない。本研究では、高解像度生体イメージングによって、単一細胞スケールの挙動と、それによって引き起こされる組織変形をリアルタイムに捉え、Nodalが細胞挙動を制御して組織・器官スケールの左右性を創出する仕組みを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
心臓は初め一本のまっすぐな管として形成されるが、心臓原基の左側に発現するNodalが管の一端を回転させることでループ構造を形成し、血液循環に必要な三次元構造を構築する。代表者らは前年度、ライブイメージングを用いた細胞挙動の解析などから、この時期の心臓原基の形態変化のほとんどが、細胞配置換えと細胞変形によって引き起こされていること、これらが左側の細胞で亢進されていることを報告した（Kidokoro et al., Commun Biol. 2022）。本年度は細胞配置換えと細胞変形の量（頻度や程度）に左右差をもたらす分子メカニズムを明らかにする目的で、細胞間接着分子カドヘリンやアクトミオシン（アクチンとミオシンの複合体）の動態を詳細に解析した。心臓原基がシート状から管状へと変形するタイミングにおいて、カドヘリンの局在に顕著な左右差を認めた。ミオシンについても同様のタイミングで最も顕著な左右差が観察された。ミオシンの活性化を阻害する実験を行うと、配置換えと細胞変形がともに阻害され、組織変形（収斂伸長）の左右性が消失した。一方で、細胞の形態には依然左右差を認めたことから、ミオシン以外の分子の関与が示唆された。カドヘリン局在の左右差がこの細胞形態の違いに関与する可能性を現在検討中である。
細胞挙動の左右性を制御する分子を探索し、これまで左右性への関与が知られていない分子が心臓回転に関わることを見出した。興味深いことに、当該分子の発現パターンに左右性は認められないが、これを胚に強制発現すると心臓回転が阻害され、心臓の左右性が失われているように見えた。今後は細胞挙動やミオシン、カドヘリンの動態などをより詳細に解析し、当該分子の機能解明を目指す。
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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
心臓の左右性に関わる新たな分子を見出したことで今後の見通しが広がった。前年度までに確立したイメージングと定量解析技術を基盤として、分子の機能解析がスムーズに行えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究から得られた分子の機能解析を進める。当分子の阻害や強制発現によってカドヘリンやミオシンの動態がどのように変化するか解析する。これらを介さないメカニズムが関与する可能性についても考慮し、イメージング解析を注意深く行うことで、当分子が細胞挙動にどのような変化をもたらすかを明らかにしたい。他の分子の探索も進めたい。
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