2019 Fiscal Year Annual Research Report
Gene regulatory network in the epiblast regionalization and somatic lineage derivation
| Project/Area Number |
17H03688
|
|---|
| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
|---|
Principal Investigator |
近藤 寿人 京都産業大学, 総合学術研究所, 科研費研究員 (70127083)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 細胞分化 / エピブラスト / 原腸陥入 / 幹細胞 / 転写因子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
[課題１]エピブラストの領域性と体細胞の発生：エピブラスト形成後にNode周辺の原腸陥入によって生ずる内胚葉の生成機構についての研究が進展した。エピブラスト幹細胞を細胞塊として浮遊培養すると様々の体細胞系列への発生が準備される。その細胞塊をラミニンに富んだ細胞外基質の中で培養すると、内胚葉前駆体が選択的に、その基質の網構造の中に集団として移行して内胚葉組織をつくった。内胚葉をつくる原腸陥入の実験モデルができた（論文投稿中）。
[課題２]SOX2による体細胞系列の制御：(1)神経系全体でSox2遺伝子の発現を制御するD1エンハンサーの制御機構を解析した。SOX2とZIC2の２つの転写因子がエンハンサーのDNA配列に共結合して相互作用することによってD1エンハンサーを活性化することが明らかになった。このことから、Sox2が、自己制御によって神経系での発現を維持することが示された。また、神経系の２つのの主要な転写因子であるSOX2とZIC2が直接に相互作用して、神経系を成立させるとともに維持することが示された(論文発表済み)。(2)内胚葉の頭側を占める前腸では、FOXA2とともにSOX2が発現している。内胚葉特異的にSox2遺伝子を失活させたところ、咽頭と胃をつなぐべき食道が呼吸器系の器官として発生した。つまりSOX2は、内胚葉の呼吸器系への発生を抑制している（論文発表済み）。(3)エピブラストの前側から発生する下垂体前駆体から水晶体が異所発生する現象でのSOX２の役割を示した（論文投稿中）
[課題３]ZIC転写因子群の役割：課題２の中で重要な成果が得られた。
[課題４]Nodeの役割：ニワトリ胚の脳の前駆体が、エピブラストの前半部の領域に広く分布すること、Nodeに由来するanterior mesendodermが、脳の前駆体の集合中心を作ることによって、脳が形成されることを示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究発足時に掲げた４項目の研究課題のいずれについても研究が進行し、その多くについてはすでに、論文発表の段階にまできている。
エピブラストから神経系が発生する初期過程での領域化の機構については、OTX2の作用、領域化された神経幹細胞の成立の２つの観点から研究を進めており、論文発表の段階に近づいている。それをNodeの役割の観点から解析した研究については、論文の執筆を始めた。
ZIC転写因子群の制御機能については、多面的な機能に対応した研究を展開している。Nodeが関わる原腸陥入について、ZIC2とZIC3との間で機能的な違いがある可能性がある。2019年度の研究成果であるエピブラスト幹細胞を用いた原腸陥入の実験モデルを活用した新しい研究をデザインし、準備している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目標とした研究項目の多くで、具体的な研究成果を上げることができた。それら各々の成果について緻密な論証を可能にするデータを完備して、原著論文として発表することを、2020年度の最大の目標としたい。
実験研究としては、ZIC因子の多面的な制御機能のなかで、2020年度は原腸陥入前後の段階での機能に焦点を当てて、研究を進めたい。エピブラスト幹細胞を用いた原腸陥入の実験モデルと、ノックアウトマウスのモデルの表現型を対応づける作業を構想している。
転写因子SOX2の制御機能は、発生のプロセスごとに異なったパートナー転写因子との相互作用に依存している。蛍光標識したSOX2因子の細胞核内の動きを、光学的に測定する方法を用いて、異なった幹細胞でのSOX2とパートナー転写因子との相互作用を解析し、比較したい。
|
