Cooperation of neural crest cells, macrophages, and vascular endothelial cells during cardiac development.
| Project/Area Number |
22K07877
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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 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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| Research Institution | Yamazaki University of Animal Nursing |
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Principal Investigator |
富田 幸子 ヤマザキ動物看護大学, 動物看護学部, 教授 (40231451)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗原 裕基 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (20221947)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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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 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 心臓 / 発生 / 神経堤 / マクロファージ / 脈管 / 神経堤細胞 / 脈管内皮細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
心臓は心筋をはじめとして様々な細胞によって構成されている。その中の1つの神経堤細胞は発生過程でユニークな性質を持ち末梢神経、色素細胞、間葉系細胞に分化するが、心臓では流出路の中隔形成に主に関与する。この神経堤細胞が心臓に分布するマクロファージやリンパ管、冠血管叢の形成にも関与している可能性があることが示唆される。本研究ではその詳細について研究する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生初期に出現する神経堤細胞をニワトリ胚、またはウズラ胚で焼灼除去すると心臓奇形の1つである動脈幹遺残を作出することができる。このとき冠血管も同時に異常を認めることから、リンパ管形成についても検討したところ同様に形態の異常を認めた。心臓のリンパ管形成はマクロファージとも関連していることが最近報告されているため、マクロファージの分布について検討した。神経堤マーカーのWnt1-Creマウスを利用してマウス心発生期のマクロファージ（F4/80免疫染色）分布を検討したところ、マクロファージは胎生9.5日ごろから心臓に出現し大動脈―肺動脈中隔や流出路弁の神経堤細胞近隣にマクロファージが散在していることを認めた。このマウス胚心臓（E11.5から17.5日）をFACSにかけてWnt1-lineage神経堤細胞を取り出しscRNA-seq解析したところ、一部の神経堤細胞がCsf1やCcl2などのマクロファージ誘導因子を発現していた。さらに発生期縦隔領域に寄与するCsf1r＋細胞のscRNA-seq解析では、心臓や咽頭弓に分布するマクロファージの多様なサブセットとc-Kitなどを発現する未分化ミエロイド系細胞の存在が明らかとなり、神経堤細胞がCSF1/CSF1Rシグナルを介してマクロファージ分化に関与している可能性が示唆された。ニワトリ胚、またはウズラ胚心臓でもマウスと同様にマクロファージの分布を免疫染色で確認した。ニワトリ胚、またはウズラ胚の神経堤除去心の流出路ではマクロファージ（KUL01免疫染色)分布の偏りと異常分布をDay7で認めた。神経堤除去心の流出路から右室にかけて幼弱なリンパ管形成（Prox1リンパ管内皮マーカー抗体）とリンパ管伸長予定領域でのマクロファージが有意に減少し、その異常は6.5日胚で明らかとなった。
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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
鳥インフルエンザのため一時、ウズラ卵の入手が難しくなり約1か月研究を中断せざるを得なかった。現在は回復して入手可能になった。この間マウスを使った実験を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
神経堤細胞がCSF1/CSF1Rシグナルを介してマクロファージ分化に関与している可能性が示唆された。今後はマクロファージが実際に脈管（冠血管とリンパ管）形成にどのように関与しているか、クロドロン酸を用いてマクロファージを減少させたときに冠血管とリンパ管がどうなるかを検討する。さらに胎仔心臓におけるマクロファージの多様なサブセットと神経細胞との位相的な相互作用をCsf1r-lineageマウス、Wt-1lineageマウス細胞のGEX-ATAC(scRNA, seq ATAC-seq）解析、in vitro実験O9-1(神経堤細胞の培養株）と発生期マクロファージに共培養、O9（造血幹細胞のフィーダー細胞）とCsf1r-lineage細胞の共培養などを実施する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(14 results)
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[Journal Article] A transchromosomic rat model with human chromosome 21 shows robust Down syndrome features2022
Author(s)
Kazuki Y, Gao FJ, Yamakawa M, Hirabayashi M, Kazuki K, Kajitani N, Miyagawa-Tomita S, Abe S, Sanbo M, Hara H, Kuniishi H, Ichisaka S, Hata Y, Koshima M, Takayama H, Takehara S, Nakayama Y, Hiratsuka M, Iida Y, Matsukura S, Noda N, Li Y, Moyer AJ, Cheng B, Singh N, Richtsmeier JT, Oshimura M, Reeves RH.
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Journal Title
The American Journal of Human Genetics
Volume: 109
Issue: 2
Pages: 328-344
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Single-cell multi-omics analysis of fate determination mechanisms during cardiac development.2022
Author(s)
Akiyasu Iwase, Yasunobu Uchijima, Mayuko Kida, Akashi Taguchi, Seitaro Nomura, Chisa Shukunami, Haruhiko Akiyama, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Youichiro Wada, Hiroyuki Aburatani, Yukiko Kurihara, Sachiko Miyagawa-Tomita,Hiroki Kurihara
Organizer
第6回日本循環器学会 基礎研究フォーラム（BCVR）
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[Presentation] マルチモーダル解析から紐解く心臓神経堤細胞系譜の多様性と遺伝子制御ネットワーク2022
Author(s)
岩瀬 晃康, 内島 泰信, 瀬谷 大貴, 来田 真友子, 東山 大毅, 松居 一悠, 田口 明糸, 山本 尚吾, 福田 史郎, 野村 征太郎, 興梠 貴英, 宿南 知佐, 関 真秀, 鈴木 穣, 和田 洋一郎, 油谷 浩幸, 栗原 由紀子, 宮川-富田 幸子, 栗原 裕基
Organizer
第４５回日本分子生物学会
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