| Project/Area Number |
22K08258
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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 53030:Respiratory medicine-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
松尾 顕 熊本大学, 発生医学研究所, 学術研究員 (50735074)
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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: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 損傷修復 / 発癌 / 前癌病変 / 脱分化 / 細胞運命転換 / Notchシグナル / Club細胞 / 基底細胞 / 扁平上皮化生 / 運命転換 / 可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
損傷修復（再生）のために、分化細胞は別の細胞へ運命転換する可塑性を保持する。しかし、この可塑性は、疾患環境において、前癌病変発生（発癌）の原因になるが、その発生機序は不明瞭である。我々は、気管club細胞から基底細胞への運命転換機構を明らかにしてきた。前癌病変である扁平上皮化生は、気道上皮細胞が基底細胞へ運命転換する現象である。そこで、本研究では、club細胞の運命転換が、再生及び前癌病変(扁平上皮化生)にどのように寄与するかを検証する。本研究の知見は、恒常性及び前癌病変におけるclub細胞の可塑性の理解につながる。さらに、内因性細胞の賦活化による損傷修復を目指した癌治療の基盤形成を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
損傷修復（再生）のために、分化した細胞は細胞運命を転換する可塑性を保持する。しかし、この可塑性は前癌病変発生（発癌）の原因となるが、その発生機序は不明瞭である。我々は、マウス気管において、Notchシグナル標的遺伝子の不活性化により、club細胞が基底細胞（induced basal cell、iB細胞）へ脱分化することを見出した。前癌病変である扁平上皮化生は、気道上皮細胞が基底細胞へ運命転換（脱分化）する現象である。そこで、本研究では、club細胞の運命転換が、再生及び前癌病変（扁平上皮化生）にどのように寄与するかを細胞系譜解析と１細胞トランスクリプトーム解析(scRNA-seq)を用いて検証することを目的とした。本研究の知見は、club細胞（分化した細胞）の可塑性がどのように恒常性及び発癌に寄与するかの理解、前癌病変である扁平上皮化生の発生機構の理解、さらには、細胞運命を制御する技術を用いて、内因性細胞の賦活化による損傷修復を目指した新たな癌治療の基盤形成につながる。
本研究では、club細胞の脱分化に着目して、club細胞の可塑性がどのように修復・再生及び発癌（前癌病変）の発生に寄与するかの分子機構を明らかにすることを目指している。令和5年度では、ナフタレン気道障害修復モデルを用いて、club細胞の脱分化が再生にどの様に寄与するかを評価した。Scgb1a1-rTA;tetO-Cre;R26R-tdTomato（以下コントロールマウス）とScgb1a1-rTA;tetO-Cre;Notch標的遺伝子fl/fl;R26R-tdTomatoマウス（以下運命転換マウス）の気道において、iB細胞が誘導されることを見出した。さらに、細胞系譜解析により、このiB細胞は再分化していた。以上より、iB細胞が予備幹細胞（reserve stem cell）である可能性が示唆された。
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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
気道上皮の損傷修復過程において、脱分化したclub細胞の寄与を明らかにするために、ナフタレン損傷修復モデルを用いて、コントロールマウスと運命転換マウスの細胞系譜解析を行った。ナフタレン投与3日目を損傷時、さらに、3週間後を修復・再生時として評価した。Club細胞から脱分化した基底細胞は、tdTomato+Krt5+細胞、またHillock細胞はtdTomato+Krt13+と評価した。正常気道において、Hillock細胞は、基底細胞からclub細胞へ分化する中間体の細胞として報告されている。コントロールマウス及び運命転換マウスの傷害気道において（ナフタレン投与後3日目）、club細胞は基底細胞へ脱分化していた（tdTomato+ Krt5+）。さらに、損傷修復後（ナフタレン投与後3週間目）、club細胞から脱分化した基底細胞（iB細胞）は、Hillock細胞を産生していた（tdTomato+ Krt13+）。これは、iB細胞（club細胞から脱分化した基底細胞）が、内在性の基底細胞と同様にHillock細胞に再分化したことを示唆している。さらに、iB細胞は再分化したことにより、予備幹細胞としての能力を有することが推定された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、細胞系譜解析及びscRNA-seqを用いることにより、club細胞が脱分化はどの様に再生に寄与していくのかを明らかにしていく。さらに、再生と前癌病変発生におけるclub細胞の動態の変化を比較することにより、club細胞の再生と前癌病変の発生を制御する分子機構を明らかにしていく。
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