2020 Fiscal Year Annual Research Report
幹細胞における細胞周期の制御と代謝系との連関に関する総合的研究
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18H05215
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中山 敬一 九州大学, 生体防御医学研究所, 主幹教授 (80291508)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 聡子 (高井聡子) 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 助教 (00415564)
中山 啓子 東北大学, 医学系研究科, 教授 (60294972)
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| Project Period (FY) |
2018-04-23 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞周期 / 代謝 / 幹細胞 / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず近交系マウス（Mus musculus musculus: C57BL/6J系統）と野生マウス（Mus musculus castaneus系統）のF1におけるアリル特異的なゲノムの立体的区域化 (TAD: topology associating domain) を決定するため、今まではHi-C解析を主に行っていたが、解像度の問題からp57遺伝子領域におけるアリル間差異は検出することができなかった。そこでHi-C解析から4C解析に変更すべく、システムアップを行った。コントロールとしてSox2領域におけるTADを決定することに成功した。
次にp57遺伝子に蛍光タンパク質Venusを組み込んだ（p57-2a-Venus）マウスおよびCreを組み込んだ（p57-2a-Cre）マウスを作製し、系統追跡実験を行った。特に腸管を中心に解析を行い、腸管における静止期+4ポジション幹細胞がp57+であることを突き止めた。しかし予想に反して、その細胞は通常状態では幹細胞性を示さなかった。ところがγ線照射や5-FU投与等の傷害実験下では、このp57+細胞が幹細胞として振る舞うことが証明された。その際の細胞に対し、シングルセルRNAシークエンス解析を行うと、それらの細胞では胎児型のトランスクリプトームを示し、さらに胃特異的な遺伝子が多数発現していることを突き止めた。
さらに胃における同様の解析を行ったところ、胃においては通常状態においてもp57+細胞が幹細胞として機能していることを発見した。また胃から発生した腫瘍においても、p57+細胞ががん幹細胞として機能していることを示唆するようなデータを得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初期の達成目標であるp57遺伝子のアリル特異的なTAD制御機構について、実際のHi-C解析を行うも予想されたアリル間差異が検出できなかった。これは解像度の不足が問題であったため、急遽4C解析に切り替えて実験を行い、現在まで研究は順調に進んでいるので、目的は期間内に達成できる見込みである。
本研究は各臓器の成体幹細胞 (ASC) の機能解析に焦点が移っており、シングルセル解析等で非常に面白い結果が出つつある。これらの性質を胚性幹細胞 (ESC) と比較することが本研究の最大のテーマであるが、その目標も期間内に達成できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
当面の課題であるp57遺伝子のアリル特異的TAD検出においては、4C解析が順調に動いているので、このままビューポイントを移動させながら、なるべく広範囲にTAD解析を行い、インプリンティング機構の原理を明らかにする予定である。
さらに各種成体幹細胞 (ASC) において、p57+細胞がどのような機能を持ち、どのようなトランスクリプトームを持つのかをシングルセル解析によって調べつつあり、それをさらに推進して、最終的に胚性幹細胞 (ESC) と比較することを試みる。
これらを超少数細胞を対象としたプロテオミクスやメタボロミクス技術によって、その差異を明らかにし、最終的に細胞周期と代謝系の連関についての原理を解き明かす予定である。
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