2017 Fiscal Year Research-status Report
上皮細胞層の細胞間認識機構を担うカルシウムの新しい役割の解明
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17K15113
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
竹内 康人 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 特別研究員(PD) (10735187)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カルシウム / 細胞競合 / 細胞間コミュニケーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発がんの超初期段階では、上皮細胞層にがん原性遺伝子変異が生じ、正常細胞と変異細胞が共存する上皮細胞層となる。この時、正常細胞と変異細胞の境界で細胞非自律的な変化が生じ、正常細胞に囲まれた変異細胞は、上皮細胞層から排除（apical extrusion）される。しかし、排除対象となる変異細胞を周囲の正常細胞はどのように認識しているのか、その認識メカニズムは明らかになっていない。本研究では、新たな細胞間認識メカニズムの探索を目指し、細胞内情報伝達物質（セカンドメッセンジャー）として働く細胞内カルシウム（Ca2+）に着目した。
まず、イヌ腎上皮細胞株であるMDCK細胞にカルシウムインジケーターを恒常発現させたMDCK-GCaMP6S細胞を用いて、正常細胞（MDCK-GCaMP6S）とRasV12変異細胞を50：1の比率で混合培養すると、正常細胞に囲まれたRasV12変異細胞は、上皮細胞層から排除（apical extrusion）される。この現象の過程におけるカルシウムシグナルの変化をタイムラプスで観察したところ、排除されるRasV12変異細胞の周囲で、非常にダイナミックなカルシウムの伝搬（カルシウムウェーブ）が観察された。始めに、RasV12変異細胞内でカルシウム濃度が増加し、連続して、同心円状に周囲の複数の正常細胞に渡って、カルシウム濃度の増加の伝搬が見られた。今後は、この変異細胞周囲の正常細胞で観察されたカルシウムウェーブのメカニズムの解明、並びに変異細胞排除との関係を明らかにしていく。
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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
変異細胞周囲の正常細胞で観察されたカルシウムウェーブを詳細に解析したところ、変異細胞の排除プロセスが開始する直前で生じることが明らかになっている。また、カルシウムウェーブが生じたRasV12変異細胞の方が、ウェーブが見られなかった変異細胞よりも、排除される割合が有意に高かったことから、カルシウムウェーブは、RasV12変異細胞の排除現象に関与していることが示唆された。現在は、カルシウムウェーブの発生メカニズム並びに、その生物学的な意義を明らかにすべく研究を進めており、これまでのところ研究は順調に推移していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞内カルシウム濃度の調節は、主に3つのチャネルによって制御されていることが知られている。細胞膜カルシウムチャネル・小胞体膜受容体チャネル・ギャップ結合の3つである。これらの阻害剤を用いた実験、並びにそのノックダウン細胞を樹立し、その発生メカニズムを明らかにする予定である。また、カルシウムウェーブの下流因子の探索であるが、これまでの我々のデータから、カルシウムウェーブが生じた直後に、RasV12変異細胞が、頂端側（apical）すなわち、排除される側に移動することが観察されていることから、アクチンやミオシンといった細胞骨格に必須のタンパク質への影響があるのではないかと考えている。既に、アクチンを同時に観察するために、MDCK-GCaMP-Lifeact細胞株や、ミオシンを同時に観察するために、MDCK-GCaMP-MLC（Myosin-Light-CHain）といった細胞株を樹立しており、カルシウムウェーブが惹起する細胞骨格系の変化をイメージングにより調べる予定である。
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| Causes of Carryover |
年度末に生じたイメージング機器の使用料並びに解析用PCの納入が次年度経費に計上される予定であるため。
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