2018 Fiscal Year Research-status Report
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16KT0071
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高橋 淑子 京都大学, 理学研究科, 教授 (10183857)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2020-03-31
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| Keywords | 血管 / リモデリング / ニワトリ胚 / 血流 / 遺伝子導入 / 細胞挙動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
血管ネットワークは、体の隅々まで張り巡らされており、生命活動の根幹的な役割を担う。血管の高次機能やその破綻機構を明らかにするためには、血管形成の仕組みの理解が欠かせない。血管形成の仕組みは、おおむね次の３つのプロセスを経る。①まず、無秩序な構造の原始血管網が作られる。②次に「血管リモデリング」と呼ばれるダイナミックな形態変化が起こり、③結果として組織立った血管パターンが作られる。これら３つの過程のうち、とくに②の血管リモデリングの機構は、ほぼ未解明のまま残されている。本研究では血管リモデリングの理解に向けて、「血流刺激→細胞による感知と応答（細胞移動など）→血管再編成→血流の更なる変化」という、ミクロからマクロまでを繋ぐ一連のメカノセンシング機構を、構成的に解析することを目的としている。
昨年度までに血流の局所的操作法の開発を進めてきた。モデル動物として用いているニワトリ胚は、初期発生の過程において血管形成やリモデリングが２次元平面上で進行するため、局所的な操作を高解像度で行うことができる。本年度は外来遺伝子の局所的なトランスフェクション法を、卵黄動脈をターゲットとして最適化した。そしてこれらの方法を用いて、内在性VEカドヘリン（Cdh5）を、心臓形成に影響を与えることなく、卵黄動脈特異的にShRNA―ノックダウンする方法に成功した。従来の血管操作研究では、循環器系関連遺伝子のノックアウト/ノックダウンにより心臓形成が異常になり、その結果として血液循環が損なわれることによる二次的な影響としての血管形成不全が起こることから、血管形成や血管リモデリングを制御する遺伝子ネットワークの研究が困難であったが、我々が開発した局所的な血管遺伝子操作法により、遺伝子カスケードの詳細な解析基盤がほぼ整備された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
二次平面血管構造を利用した遺伝子導入と、それによる遺伝子操作法の開発は順調に進んでいる。しかしながら、当初は今年度までに血管リモデリングを司る遺伝子カスケードの解析を計画していたことを考えると、進捗状況はやや遅れていると判断している。一方で、研究を進める段階で、当初は予期していなかった新しい現象を発見するなど、当初の計画をより有意義な研究へと修正しながら進めていることから、それに伴う方法論や顕微鏡の整備などを適宜導入している。具体的には、右側の血流操作によって、遠く離れた左側の血管形成が大きく影響をうけるという現象の観察などである。血流ー血管リモデリングに注目したこれらの研究から新しい萌芽が生まれている可能性があり、当初の計画に加えてこれらの萌芽も重要視していきたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
世界的にみてもほとんど類をみない「生体内の局所的な血管を、心臓に影響を与えることなく操作する」方法を開発できたことから、今後はこれらの方法を駆使してさまざまな候補分子を解析する予定である。特に、すでに開発している血流の局所的操作法と組み合わせることにより、１）血流が速いときには血管内皮細胞が血流に逆行して移動する、２）血流が遅いときには血管内皮細胞が血管壁から剥離する、という独自に見出した二つの現象に注目する。具体的には、候補遺伝子を導入してGOFやLOFさせたときに、先述の（１）や（２）の現象を阻害するようなものを探索する。これらの解析をとおして、血流刺激を感知する分子機構を理解し、そして血流が血管リモデリングを制御するしくみの解明へと向かいたい。
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| Causes of Carryover |
胚内血管の局所的遺伝子導入法を確立することができたので、現在は血流によって制御される血管内皮細胞の挙動追跡を行っている。その際、ミクロコンフォーカル顕微鏡と、マクロコンフォーカル顕微鏡を使途に応じて使い分ける必要があることが見えてきた。特にマクロコンフォーカル顕微鏡に関しては国内でも使用例は多くなく、用いるモデル動物や観察対象（特に血管ネットワーク）に応じて細かい調整が必要である。顕微鏡会社の協力を仰ぎ、それらの検討や必要なソフトの選定などを進めており、次年度使用が生じた。
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