遺伝子ネットワークの操作による新規細胞の創出

2019 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 – 2021-03-31
• 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、ホヤ胚に伝子導入するためのコンストラクトを作成した。現在、これらの遺伝子を導入したホヤ胚の表現型を解析しているところである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

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。これら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転社因子をコードする遺伝子(TFAP2, myc, SoxF, FoxD)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。これらのコンストラクトをホヤの胚に導入したところ背側神経・表皮境界領域においてTFAP2, myc, SoxF, FoxDが発現することを確認した。昨年度に引き続きこれらの遺伝子を導入した胚において神経堤細胞特異的遺伝子の発現が誘導されているか確認している。

Strategy for Future Research Activity

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。今までのところうちの４つの遺伝子(TFAP2,myc,SoxF, FoxD)について解析をすすめている。これら4つの遺伝子をエレクトロポレーション法によりホヤ胚へ導入し尾芽胚期の胚の神経・表皮境界領域で発現させる。これらの胚で異所的に神経堤細胞が誘導されているか、神経堤細胞に関する論文を参考に選んだマーカー遺伝子の発現の有無を見ることにより検証している。これらの遺伝子を導入した胚でマーカー遺伝子の発現に変化が見られない場合、TFAP2, myc, SoxF, FoxD以外の候補遺伝子を導入するなどして神経堤細胞のようなものを作り出せるのかどうか探る。

Causes of Carryover

３１年度は天候不順（台風や猛暑）の影響で、カタユウレイボヤの発生があまり良くなく、遺伝子導入胚が予定通り集まらなかった。また導入する遺伝子の発現量が少ないなど遺伝子導入実験でいくつか問題が生じ、これらを解決するのに時間を要したため実験計画に多少の遅れが生じた。