心臓中隔や弁の前駆組織をつくりだす部位特異的な細胞運動とそれを誘導するメカニズム

• Project Area: Cross-talk between moving cells and microenvironment as a basis of emerging order in multicellular systems
• Project/Area Number: 25111728
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: 坂部 正英 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (00525983)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2014: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2013: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: 心臓発生 / 形態形成 / 心内膜床 / Notch / EMT / シグナル伝達 / 内皮間葉形質転換

Outline of Annual Research Achievements

心臓の発生過程において、房室管および流出路領域の内皮細胞は間葉細胞へと形質転換（Endothelial-Mesenchymal Transformation; EMT）して、心内膜床と呼ばれる一対の隆起を形成する。この心内膜床は心臓中隔や弁へと分化することが知られており、4腔を持つ正常な心臓を形成するために非常に重要な組織である。これまでの研究により、心内膜床を形成するためのEMTはNotch、VEGF、TGF-beta/BMPなどによる様々なシグナル伝達経路によって制御されていることが報告されているが、その詳細なメカニズムはほとんど解明されていない。
今回、我々は、Notchシグナル陽性細胞を追跡することが可能な遺伝子組換えマウスを用いて、NotchシグナルがONになった細胞の運命についての研究を行った。これまでの研究では、Notchシグナル陽性細胞がEMTを起こして間葉細胞になると考えられていた。しかしながら、当該マウスを用いた実験では、内皮細胞にのみNotch陽性細胞が認められ、間葉細胞には認められなかったことから、これまでの定説とは逆に、Notchシグナルは内皮の形態維持に働くことが示唆された。この内皮形態の維持に働くNotchシグナルの分子メカニズムを解明するために、我々は、Notchの下流ターゲット因子とされるHrt転写因子に注目し実験を進めてきた。Hrt転写因子は心内膜床形成領域の内皮細胞に発現し、このHrtをノックアウトすると心内膜床形成不全となることを見出した。しかし、心内膜床形成領域におけるHrt転写因子の発現パターンはNotchレポーターマウスの発現パターンとは一致しなかったことから、HrtはNotchシグナル陰性細胞（例えばシグナルを送る側のDll4発現細胞）に発現し、EMTの誘導に関与することが示唆された。これらの結果により、これまでの心内膜床形成メカニズムの概念を覆しEMT調節の新しいメカニズムを提示できる可能性が高くなった。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Impairment of endothelial-mesenchymal transformation during atrioventriucular cushion formation in Tmem100 null embryo (2015)
  • Author(s): Mizuta K., Sakabe M., Ioka T., Hashimoto A., Ioka T., Sakai C., Okumura K., Hattammaru M., Fujita M., Araki M., Somekawa S., Saito Y., Nakagawa O
  • Journal Title: Developmental Dynamics Volume: 244 Issue: 1 Pages: 31-42
  • DOI: 10.1002/dvdy.24216
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An important role of endothelial Hairy-related transcription factors in mouse vascular development (2014)
  • Author(s): Morioka T, Sakabe M, Ioka T, Iguchi T, Mizuta K, Hattammaru M, Sakai C, Itoh M, Sato GE, Hashimoto A, Fujita M, Okumura K, Araki M, Xin M, Pedersen RA, Utset MF, Kimura H, Nakagawa O
  • Journal Title: Genesis Volume: 52 Issue: 11 Pages: 897-906
  • DOI: 10.1002/dvg.22825
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Roles of the Hrt family of Notch downstream transcription factors in endothelium during cardiovascular morphogenesis (2014)
  • Author(s): Masahide Sakabe
  • Organizer: The 18th International Vascular Biology Meeting
  • Place of Presentation: 京都 みやこメッセ
  • Year and Date: 2014-04-14 – 2014-04-17
• [Presentation] Roles of Hrt family of Notch downstream transcription factors during endothelial cushion development
  • Author(s): 坂部正英
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド