2019 Fiscal Year Research-status Report
ヒト培養細胞を用いた網羅的スクリーニングによる細胞脱落を司る遺伝子の同定
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17K19409
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
川根 公樹 京都産業大学, 生命科学部, 准教授 (60362589)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞脱落 / 細胞死 / 上皮 / 腸管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
上皮細胞は組織から脱落して一生を終える。脱落は、隣接細胞との相互、協調作用によって行われる “細胞社会における細胞死” であり、細胞自律的な死と異なって分子機構の解明は遅れている。また、細胞が脱落するには脱落細胞と隣接細胞間の細胞接着が消失する必要があるが、接着の消失はバリアの破綻の恐れを孕むため、これを防ぐための洗練された機構が想定されるが詳細は不明である。以上の背景のもと本研究は、ヒト上皮細胞株を用いてスクリーニングにより細胞脱落の各過程及び、その際に上皮のバリア機能を維持する機構を司る遺伝子を同定することを目的とする。
本年度は、脱落細胞及びこれに隣接する細胞の膜動態のライブイメージング解析によって見出された、「脱落細胞は脱落過程においてその一部を断片化し、隣接する細胞がその断片を貪食する」現象に着目し、この現象に関与する遺伝子のスクリーニング (候補遺伝子スクリーニング)を哺乳類培養細胞を用いて行い、複数の遺伝子を同定した。まず、細胞膜の脂質二重層の内層に局在するホスファチジルセリンを外層に露出させる働きを持つスクランブラーゼ、及びホスファチジルセリンの受容体がこれに関与することを明らかにした。また、これら遺伝子のノックダウンを哺乳類培養細胞及びショウジョウバエの生体上皮などで行うと、脱落細胞の断片化が抑制されるだけでなく、細胞が脱落を完了するまでに長時間を要す異常が観察され、脱落細胞の断片化が、細胞脱落のスムースな実行に重要であることが示された。この知見は、これまで細胞骨格の再編成によって細胞を脱落させる駆動力が生み出されると考えられてきた当該分野に、膜動態もまた力の産生に寄与するという新たな可能性を提示する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の進捗のもとになる、「脱落細胞は脱落過程においてその一部を断片化し、隣接する細胞がその断片を貪食する」現象自体、当該分野において予期されない新規性の高いものであったが、さらに本年度、本研究によって、これに関わる遺伝子を同定し、かつそのノックダウン実験によって、この過程が細胞脱落の実行に重要であることが示された。これまで考えられていなかった、細胞を組織から排除する機構を関与する遺伝子と共に明らかにした知見は高いインパクトを有し、当初の計画以上の進展を果たしたと自己評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、さらに脱落細胞の断片化の詳細な分子機構、すなわちホスファチジルセリンの露出やその受容体からのシグナル伝達がどのように行われ、細胞脱落の実行に寄与するのかを明らかにする。具体的には、これまでに報告のある、ホスファチジルセリン受容体からのシグナル伝達経路に関与する遺伝子などをノックダウンし、脱落細胞の断片化の分子機構の全容を明らかにする。これと並行して、膜動態が細胞を組織から除くための物理的力をどのように生み出すのかにもアプローチし、力の測定アッセイや、数理生物学的手法を導入した解析も共同研究等により推進することを計画する。
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| Causes of Carryover |
本研究課題において研究計画は順調に進展したが、スクリーニングの開始間もなく興味深い知見が得られ、研究計画を変更した。この研究を完成させ、論文を投稿して受理されるまでにはあと一年の期間が必要と見込まれ、この状況を鑑み、期間の延長を希望する。
研究の完成には実験補助員の雇用が必要であり、主に人件費に支出する予定である。
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Research Products
(4 results)
