2017 Fiscal Year Annual Research Report
Evoking regenerative ability based on the priciple of regeneration
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16H06376
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
阿形 清和 学習院大学, 理学部, 教授 (70167831)
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2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 発生・分化 / 器官形成 / 再生 / エピゲノム / ゲノム編集 / 関節 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イモリは変態後も四肢再生能力を維持するのに対し、カエルは変態後に四肢再生能力を失いスパイク状の構造しか再生できない。これは再生の第一段階の<先端化>は行われるが、第二段階の<インターカレーション>が遂行されないためと考えられた。すなわちFGFジナルは機能するものの、FGFシグナルとポジティブ・フィードバック・ループを作るためのShhシグナルが機能しないためと考えられた。本研究では、このポジティブ・フィードバック・ループを形成するのにShh遺伝子の四肢特異的エンハンサー配列MFCS1が鍵を握っているとの仮説のもと、カエルのMFCS1をイモリの配列へと置換することで再生能力を惹起することを目標としている。本年度においては、イモリのMFCS1をCRISPR/Cas9で変異を導入することで四肢再生の異常が生じることを見出すとともに、カエルのMFCS1へイモリ特異的な配列をCRIPR/Cas9で導入することを行った。現在、操作したカエル胚の発生待ちの状態で、再生実験までは至っていない。
一方、関節の再生をマウスで惹起するための細胞レベルの解析については本年度で大きな進展が得られた。関節を再生できるイモリやカエルやニワトリ胚の関節の種々の組織からFGFシグナルによって這い出してくる細胞集団を得ることに成功し、それらをJ-cellと命名して、その細胞増殖能と分化能を検討した。ニワトリ胚の関節部の骨の断片から這い出てくるJ-cellは血清存在下で高い増殖能を示すとともに、BMPを添加することで軟骨への分化能を持つことが示された。また、同様な細胞はマウスの関節部の骨断片からも這い出てくるも見出した。来年度において、GFP遺伝子を導入された関節由来のJ-cellについてin vitroのみならずin vivoでの分化能をキメラ解析でみることで関節再生を担う細胞の同定を行いたいと考えている。
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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
イモリとカエルを用いた実験については、日本産のイモリからイベリアトゲイモリへ実験動物を変更した点、またカエルについてもアフリカツメガエルからネッタイツメガエルへ変更した点、学習院大学では研究の主力となる卒業研究生が年度ごとに完全に入れ替わり、就職活動とも重なることで、想定より実験の進行が遅れてしまった感は諫めない。
しかし、一方で関節の再生については、GFPイモリ、GFPカエル、GFPニワトリを入手できたことで、本年度に培養に成功したJ-cellは、来年度においてin vitroでの解析のみならずin vivoでの解析も可能になったことから大きな前進が見られたと考えている。その結果研究課題全体としては、おおむね順調という自己評価を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度においては、実験動物のイモリとカエルについては導入後の安定期に入ったことで、コンスタントに実験が推進できるものと期待している。また、GFPイモリ、GFPカエル、GFPニワトリに加え、GFPマウスも入手することで全ての実験動物種でin vivoの解析が可能となる態勢を構築する予定である。また、すでにそれらの組換え個体の移入については、組換えDNA安全委員会、実験動物委員会、MTAの契約などの手続きを本年度中に終えている。
本年度に苦慮した研究人材の配置であるが、カエルとイモリを用いた遺伝子操作についは新年度に配属される卒論研究生3名を、関節再生については修士院生3名・卒論研究生2名を配置し、総勢8名の学生を助教1名と研究員2名と連携することで研究陣容の充実を図り研究を推進する予定である。
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