Elucidation of the molecular mechanism to maintain hierarchical structure of vascular system and and tumour angiogenesis

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02363
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: 依馬 正次 滋賀医科大学, 動物生命科学研究センター, 教授 (60359578)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水野 聖哉 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (10633141) ; 杉山 文博 筑波大学, 医学医療系, 教授 (90226481)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 血管新生

Outline of Annual Research Achievements

これまでにマウス発生期の血管内皮細胞に高度に発現する遺伝子を網羅的に探索する過程で、Exoc3L1, 3L2, 3L3, 3L4から成るExoc3L (Exocyst Complex Component 3-Like Protein)遺伝子ファミリーを同定していた。Exoc3L1、Exoc3L2、Exoc3L3、Exoc3L4 遺伝子座に蛍光レポーターをノックインしたマウスを作製し、表現型を解析したところ、Exoc3L2とExoc3L4ノックアウトマウスは胚生致死、Exoc3L1、Exoc3L3ノックアウトマウスは生まれて、生殖能力があることが分かった。
Exoc3L2ノックアウトマウスの表現型を解析するために、マウス胚におけるExoc3L2の発現を調べた。Exoc3L2（GFP）は主として血管内皮細胞において発現するが、一部心神経堤細胞にも発現することを見出した。また、血管周囲の血管平滑筋細胞や心筋細胞には発現しないことを確認した。Exoc3L2ノックアウトマウスは胎生15日前後に出血により致死となることが分かった。出血の原因が血管内皮細胞におけるExoc3L2遺伝子の機能によることを確認するために、血管内皮細胞特異的Exoc3L2ノックアウトマウスを作製・解析したところ、全身性ノックアウトと表現型は同一であったことから、血管内皮細胞におけるExoc3L2遺伝子の機能破綻が血管構造の維持に必須であることが分かった。
Exoc3L4 GFPノックインマウスはGFPを主として血管内皮細胞および心筋において高発現し、ノックアウトマウスは胎生12~15日前後で致死となることが判明したも のの、死因は不明である。
血管可視化マウスとしてVEGFR3受容体遺伝子のゲノム領域を有するBACクローンにVenusをノックインしたBAC DNAをマウス受精卵に導入し、VEGFR3受容体遺伝子 の発現を再現するBACトランスジェニックマウスを作製した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

Exoc3L、Exoc3L2、Exo3L3、Exoc3L4遺伝子について、全てノックインマウス、コンディショナルノックアウトマウスの作製を終えている。さらに各ノックアウトマウスの表現型解析を終え、Exoc3L2およびExoc3L4が胚発生に必須であることも見出している。

Strategy for Future Research Activity

Exoc3L2およびExoc3L4は胚発生に必須であることが判明したものの、生後の血管新生、網膜血管新生や腫瘍血管新生における役割は不明である。
また、Exoc3L2およびExoc3L4の胚発生における必要性は分かったものの、どの組織およびどのシグナル経路において役割を果たしているのかは不明のままであるため、検討していく。