2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Cell competition: a mechanism for survival of the fittest in the multi-cellular community |
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| Project/Area Number |
26114004
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西田 栄介 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (60143369)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 上皮組織 / 遺伝子ノックダウン / 遺伝子導入法 / シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、腸上皮組織における細胞競合の分子機構の解明を目指すものである。2種類の細胞競合を対象とする。一つは、分化細胞における細胞競合、細胞脱落のシステムであり、もう一つは、腸上皮組織幹細胞の維持に関わる細胞競合である。前者については、腸上皮組織における脱落を誘起するシグナル伝達機構と腸上皮層からの脱落メカニズムの二つの分子メカニズムを明らかにすることを目指している。
これら二種の細胞競合の分子機構を解析するために、以前に開発した腸上皮組織において簡易に遺伝子を導入、あるいは、遺伝子ノックダウンする手法をさらに改良し、より簡便なものとなるように検討を加えた。本方法は、複数の遺伝子の導入並びに複数の遺伝子のノックダウンを同時に行うことが可能である。また、個体から単離した腸上皮は、適切な培養条件下でオルガノイドとして培養できることが報告されているが、本培養法の改良も引き続き行った。また、オルガノイド培養において、遺伝子をノックダウンあるいはノックアウトする手法の改良を行い効率を上げることができた。複数の候補遺伝子について、ノックダウンとノックアウトを行い効果を調べている。
腸上皮層からの脱落メカニズムについては、細胞が腸上皮層から脱落する過程での関与が推定される細胞骨格系タンパク質や関連タンパク質のノックダウン及びノックアウトの実験を行い、効果の再現性を調べている。
腸上皮組織幹細胞の維持に関わる細胞競合については、栄養状態の変化や老化に伴い細胞競合に関わる候補遺伝子の発現や機能がどのような影響を受けるかを解析するための実験を開始し、興味深い結果を得ており、再現性を調べている。
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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
腸上皮組織において、細胞競合の生理的意義やその分子機構を解析するための独自の手法として、遺伝子導入並びに遺伝子ノックダウン法を開発してきたが、その改良を行い、より簡便に行えるようになった。また、オルガノイド培養法の改良を行い、遺伝子ノックダウン及び遺伝子ノックアウトをさらに、より効率よく行えるようになった。また、幾つかの遺伝子については、ノックダウンを行い、その影響を調べており、その再現性を検討する段階になっている。
腸上皮組織幹細胞の維持に関わる細胞競合については、遺伝子発現の解析を行うための予備的実験が順調に進展し、老化や栄養状態の変化が及ぼす影響についての解析を行い、興味深い結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに、腸上皮組織における細胞競合の分子メカニズムを解析するための研究的基盤の確立をほぼ完了した。今年度においても、in vivoでの腸上皮組織への遺伝子導入法及びノックダウン法のさらなる改良・簡便化を行いつつ、細胞競合に重要な働きをすることが報告されている遺伝子の過剰発現やノックダウンを行い、腸上皮での細胞競合の分子レベルでの理解を目指す。具体的には、(1)前年度に引き続き、すでに他の系で細胞競合における重要性が明らかになっている因子を遺伝子操作することによって腸上皮にどのような影響がもたらされるかを解析する。また、効果の見られた遺伝子については、その再現性を調べる。さらに、複数の遺伝子のノックダウンを同時に行うことが可能であるという特徴を活かして、シグナル伝達経路のクロストークについてもさらに検討する。(2)細胞競合メカニズムについては、細胞骨格系の関与が示されてきている。そこで、これら因子の役割についての解析をさらに進める。(3)前年度までに、分化細胞における細胞競合の解析に加えて、上皮組織幹細胞維持に関わる細胞競合の解析に着手し、遺伝子発現などの解析に進める準備がほぼ完成した。解析を行う予定である。
腸上皮のオルガノイド培養法によるアッセイ系の改良に基づいて、前年度において、候補遺伝子のノックダウンとノックアウトを行った結果の再現性を調べる。
栄養状態や老化が、腸上皮組織の恒常性維持機構に及ぼす影響を細胞競合の果たす役割に着目して解析する実験に一昨年度から着手して、順調に準備が進んでおり、さらに進展させる。興味深い結果が得られており、さらに実験を進める。
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