Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
我々の体を構成する臓器は発生過程において、初めは均質な細胞集団であるが、次第に体軸に沿って機能的に異なる領域に細分化され、それらが協調することで複雑な臓器機能を発揮していく。この領域化は、特定の細胞集団（オーガナイザー）から分泌されるシグナル分子の濃度勾配によって決定されることが知られている。すなわち、均質で、空間的に対称な細胞集団の中で、オーガナイザーという特殊な細胞集団が発生することで、空間的な対称性が破れ、種々の臓器が構成されていく。本研究では、このオーガナイザーが空間的な対称性を自発的に破る現象が生起されるメカニズムを、オルガノイドモデルによって解明する。
我々は試験管内で発生過程を模倣できるオルガノイドを用いて、均質な細胞集団からパターン化された臓器構造が自律的に形成される試験管内モデルを確立した。このモデルをタイムラプス観察することで、オーガナイザーと呼ばれる少数の細胞集団が、各オルガノイドにおいて、初めはランダムに分布しているが、時間経過とともに次第に一箇所に集合することが、この自発的なパターン形成をもたらすことを見出した。この自発的なオーガナイザー細胞集合のメカニズムとして、細胞間接着力の差異による細胞ソーティング機構が示唆された。すなわち、オーガナイザー細胞同士の細胞接着が他の細胞同士、あるいはオーガナイザー細胞-非オーガナイザー細胞間の細胞接着よりも強いことで、オルガノイド内にランダムに分布していたオーガナイザー細胞同士が、外的なガイダンスなしに、自律的に一箇所に集合することが示された。さらに、シングルセルRNA-seq解析によって、オーガナイザー細胞特異的な細胞間接着因子を同定した。この遺伝子をノックアウトすることで オーガナイザーの局在化が障害されることを確認した。以上のことから、オーガナイザー細胞で特異的に発現する細胞間接着因子によって、オーガナイザー細胞間においてのみ強い細胞接着が引き起こされ、その結果としてオーガナイザー細胞がオルガノイド内で一箇所に集合し、オルガノイドの自律的なパターン形成が達成されることが明らかとなった。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021
All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 5 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)
iScience
Volume: 25 Issue: 10 Pages: 105140-105140
10.1016/j.isci.2022.105140
Communications Biology
Volume: 5 Issue: 1 Pages: 803-803
10.1038/s42003-022-03736-8
Cell Reports Methods
Volume: 2 Issue: 9 Pages: 100289-100289
10.1016/j.crmeth.2022.100289
Bioengineering & Translational Medicine
Volume: e10406 Issue: 5
10.1002/btm2.10406
eNeuro
Volume: in press
