鰓弓・側板中胚葉内の心臓前駆細胞発生を制御するエピジェネティック分子機構の解明

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02786
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 白井 学 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, その他, 室長 (70294121)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若林 真樹 国立研究開発法人国立循環器病研究センター, その他, 室長 (70552024) ; 笹井 紀明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80391960)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 心臓前駆細胞 / エピジェネティック因子 / 先天性心疾患

Outline of Annual Research Achievements

目的：鰓弓・側板中胚葉に存在する心臓前駆細胞の発生を制御する転写因子、エピジェネティック因子を含む複雑なネットワークを解きほぐし、新たなヒト先天性心疾患の原因解明を行う分子基盤を構築する。
研究実績：
1.マウス胚、鰓弓・側板中胚葉における免疫組織学的解析の結果、Phc1 KOマウス胚において、本来、成熟した心筋細胞で発現するタンパク質が、側板中胚葉内を移動する心臓前駆細胞の一部で発現していた。また、心臓前駆細胞の増殖、分化に関与する遺伝子の発現パターンがPhc1 KOマウス胚の側板中胚葉から心臓流出路において変化していることを確認した。以上の結果より、側板中胚葉から心臓流出路に移動中の一部の心臓前駆細胞は、Phc1 KOマウス胚においてprematurationを生じていると考えられる。
2.転写調節因子であるIsl1を発現し、Phc1の発現が減少している心臓前駆細胞の存在が免疫組織学的に明らかにされたため、心臓前駆細胞におけるエピジェネティック因子としてのPhc1の機能解明および遺伝子発現プロファイリングの変化を網羅的に追跡する目的でsingle-cell RNA-seq解析を行った。
3.ニワトリ胚でマウス胚と同様にIsl1陽性、Phc1陰性の心臓前駆細胞が存在するかどうかを明らかにするために、免疫組織学的解析を行い、マウス胚同様にIsl1陽性、Phc1陰性の心臓前駆細胞の存在を明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平成30年度に大阪北部地震、国立循環器病研究センター移転のために全体の実験が遅れている。その代わりとして、外部機関でsingle-cell RNA-seq解析を開始した。

Strategy for Future Research Activity

1.マウス胚鰓弓・側板中胚葉における詳細な免疫組織学的解析、トランスクリプトーム解析：引き続き様々なステージのマウス胚鰓弓・側板中胚葉における詳細な免疫組織学的解析、single-cell RNA-seqを含む網羅的なトランスクリプトーム解析を行い、心臓前駆細胞の分化機構とエピジェネティック因子の関連を明らかにする。
2.ニワトリ胚における詳細な免疫組織学的解析：引き続き詳細な免疫組織学的解析を行う。ニワトリ胚のPhc1陰性心臓前駆細胞において、Phc1を強制発現させて、心臓前駆細胞の分化制御機構における、エピジェネティック因子の役割を解明する。
3.抗Phc1交代を用いたChIP-seq解析：昨年度行えなかった解析として、マウス胚、心臓前駆細胞において、抗Phc1抗体を用いたChIP-seq解析を行う。これにより、心臓前駆細胞におけるPhc1の標的遺伝子を特定する。
4.プロテオーム解析によるPhc1結合タンパク質の同定：昨年度の地震による機器故障で行えなかったPhc1結合タンパク質の同定を行う。