遺伝子ネットワークの操作による新規細胞の創出

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K19397
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 今井 薫 (佐藤薫) 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (00447921)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 神経堤細胞

Outline of Annual Research Achievements

脊椎動物の神経堤細胞は脊椎動物の胚発生において神経・表皮境界領域から生じ、体の様々な場所に移動して神経細胞、グリア細胞、色素細胞、骨や軟骨など、様々な細胞に分化し脊椎動物の体を作る上で重要な役割を果たしている。海産無脊椎動物ホヤは脊椎動物と同じ脊索動物であるが、神経提細胞は持っていない。したがって、脊椎動物の進化の過程で、神経・表皮境界領域の細胞が移動能と多分化能をもつことによって神経提細胞が生み出されたのではないかと考えられている。しかし、ホヤでも、神経・表皮境界領域からできる細胞が,不完全ではあるが神経提細胞に似た性質をもつことが報告されている。本研究では脊椎動物の神経提細胞形成のネットワークとホヤの神経・表皮境界領域における遺伝子ネットワークを比較し、ホヤで欠如しているネットワークを補うことにより、ホヤに人為的に神経提細胞を作りだすことを試みる。これまでのところホヤで欠如しているネットワークの構成遺伝子のうち重要と思われるいくつかの遺伝子について、ホヤのネットワークを人工的に補う遺伝子導入実験のためのコンストラクトを作成した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

脊椎動物の神経提細胞形成のネットワークとホヤの神経・表皮境界領域における遺伝子ネットワークを比較すると、ホヤでも共通のサブネットワークが多く見つかるが、神経提細胞を特殊化するネットワークや、細胞の移動や分化をつかさどるネットワークの一部が欠けている。今年度はホヤで欠如しているネットワークの構成遺伝子のうち重要と思われるいくつかの遺伝子について、ホヤのネットワークを人工的に補う遺伝子導入実験のためのコンストラクトを作成した。具体的には、ホヤの神経・表皮境界領域で発現を誘導するmsxb遺伝子のエンハンサー領域にこれらの遺伝子をつないだコンストラクトを作成した。

Strategy for Future Research Activity

２９年度に作成した遺伝子導入コンストラクトを実際に胚に導入して、人為的は神経堤細胞ができているのかマーカー遺伝子の発現の有無などを見ることにより検証していく。脊椎動物の神経提細胞遺伝子ネットワークとホヤのネットワークを比較してところ、ホヤで欠如している遺伝子の数は少なくとも１０個ある。遺伝子を人工的に導入する実験では複数の遺伝子を様々な組み合わせで導入する予定である。さらに発現時期や発現量についても変える必要がある場合は、msxb遺伝子以外にもホヤの神経・表皮境界領域で発現を誘導するのエンハンサーは複数存在しているのでそれらを利用することも視野にいれる。

Causes of Carryover

２９年度は遺伝子導入実験のための準備として主にDNAコンストラクトを作成することに費やしていた。加えて、カタユウレイボヤの調子があまり良くなく、発生が悪い時が多かったため遺伝子導入実験がはかどらなかった。３０年度に遺伝子導入実験を進める計画である。