2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study for the mechanism of epithelial plasticity induced by the shift of mitotic spindle orientation
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17H05004
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中嶋 悠一朗 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90782152)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞分化 / 上皮間葉転換 / 細胞極性 / 組織恒常性 / 細胞分裂方向 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
上皮間葉転換（EMT）をはじめとする上皮可塑性は、胚発生や創傷治癒に必須の生理的な現象であるが、成熟した上皮で起こる場合には、がんの転移をはじめとした病因になることが示唆されている。本研究では、申請者が見出したショウジョウバエ上皮における「細胞分裂方向のシフトによって誘導されるEMT」をモデルとして（１） 分子・細胞レベルの特性、（２）EMT誘導に関わる因子の同定と機能、そして（３）EMTの脱分化や腫瘍悪性化への影響までを明らかにすることを目指す。本年度は、細胞分裂方向シフトによってEMTが誘導されるまでの遺伝子発現変化の解明に主に取り組んだ。
上皮から脱落してEMT形質を示した細胞の遺伝子発現プロファイルをRNA-seqにより取得して、バイオインフォマティクス解析した。その結果、1057遺伝子が顕著に発現上昇しており、自然免疫反応やストレスシグナル経路、サイトカイン、分泌因子、さらにEMT転写因子が観察された。一方、間葉様細胞においては841遺伝子が発現減少しており、その中には翅原基の運命や正常発生を制御する遺伝子が観察された。実際に発現上昇あるいは減少したいくつかの遺伝子に関して、免疫組織化学で発現変化を確認することができた。この中で、EMT転写因子として知られるZEB1/zfh1が分裂方向の異常で誘導した間葉様細胞で発現変化していたことから、zfh1を細胞クローンで発現したところ上皮細胞の基底方向への脱落が観察された。さらに上皮組織中での細胞のzfh1発現細胞の細胞分裂方向を調べたところ、分裂方向の異常が観察された。これらの結果は、転写因子によって誘導されるEMTにおいても、増殖性の上皮におけるEMTが細胞分裂方向の異常でトリガーされている可能性を示唆する。
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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
今年度の計画では、細胞分裂方向の変化が誘導するEMTに関わる遺伝子群について、トランスクリプトーム解析を行った。バイオインフォマティクス解析から、自然免疫反応やストレスシグナル経路、サイトカイン、分泌因子、さらにEMT転写因子の関与が予測された。興味深いことに、EMT転写因子として知られるZEB1/zfh1が分裂方向の異常で誘導した間葉様細胞に発現していたことから、zfh1を細胞クローンで発現したところ上皮細胞の基底方向への脱落が観察された。さらに上皮組織中での細胞のzfh1発現細胞の細胞分裂方向を調べたところ、分裂方向の異常が観察された。この結果は、転写因子によって誘導される一般的なEMTにおいても、増殖性の上皮においてはEMT開始が細胞分裂方向の異常でトリガーされている可能性が示唆された。EMT転写因子の発現で誘導されるEMTに関しても同様にトランスクリプトーム解析することで、分裂方向変化で誘導されるEMTとの共通性や特殊性が明らかになると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
ショウジョウバエ翅原基においてEMT転写因子（Zfh1, Snail）の異所的発現によって、細胞分裂方向の変化を伴うEMT効果がみられたことから、増殖性の上皮組織においては分裂方向のシフトがEMTの最初期のイベントとして起こるという仮説を立てた。また、EMT転写因子であるzfh1に加えて、snailを発現したサンプルについてRNA-seq解析を行った（データの取得まで）。細胞分裂方向の変化、そしてEMT転写因子の発現という、異なる遺伝子操作で誘導されたEMTに共通して変化がみられる遺伝子群をバイオインフォマティクス解析により抽出することで、分裂方向シフトで誘導されるEMTに共通した遺伝子発現変化が明らかとなると考えている。
さらに、RNA-seq解析から得られた、EMTに特徴的な発現変化を示す遺伝子を候補因子として、それらの発現の確認から、EMT表現型に関わる因子の遺伝学的な同定までを引き続き行う。また、EMT誘導後の腫瘍塊が、実際に生体内で腫瘍形成能があるのかどうかを、宿主個体への移植実験などで調べる予定である。
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