2019 Fiscal Year Research-status Report
色素幹細胞を用いた神経分化抑制因子Restの幹細胞因子としての機能解明
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18K08294
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
青木 仁美 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 講師 (10550361)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Rest / 神経堤細胞 / 幹細胞 / 色素細胞 / 未分化性維持 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経分化抑制因子Rest (RE-1-silencing transcription factor)は、受精卵や胎児期に存在する幹細胞、胚性幹細胞で発現し、その未分化性の維持や分化に影響することが報告されている。一方で、成体の組織に存在する幹細胞におけるRestの機能は、脳組織での報告が数件あるものの、神経幹細胞を含めその多くは解明されていない。本研究では、Restの発現が組織幹細胞やニッシェに及ぼす影響を解析することで、Restによる幹細胞維持機構の解明を目指している。
色素細胞系譜では、幹細胞維持因子とニッシェの性質、およびその分子的実体が、発生過程だけでなく、成体においても詳細に解析されている。色素細胞の分化や増殖の異常は、毛髪では白髪化を、皮膚では白斑や色素斑を生じる。これらの中で、加齢に伴う白髪化は、一般的に老化現象として捉えられ、病気とはされていないため、科学的な根拠に基づく予防法や改善薬は報告されていない。
発生過程で色素細胞は神経堤細胞に由来する。神経堤細胞特異的なRestの欠損は、色素細胞の発生を障害するが、色素前駆細胞から成熟色素細胞への分化過程でのRestの欠損は、異常を生じない。これは、胎児期の神経堤細胞から色素細胞への分化にRestが寄与することを示唆するが、成体で維持される色素幹細胞におけるRestの役割は未解明のままである。
そこで、成体マウスの毛包バルジ域に存在する色素幹細胞やそのニッシェを構成する毛包幹細胞で特異的にRestの発現を変化させ、加齢性白髪化と同じ発症メカニズムで白髪化を生じることが報告されている放射線照射により白髪化を誘導し、白髪化の程度を比較することで、色素幹細胞やそのニッシェ細胞でのRestの機能的役割を調べている。これまでにRestの欠損は、放射線照射による白髪化を抑制することを観察している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度生じたマウスへの病原体の感染事故により、実験で使用中のマウスを処分しなければならなくなったため。また、その後に行ってきたマウスのクリーニング、および、その産仔を用いた交配からの複数箇所に組換え遺伝子を持つマウスの作製と系統維持に時間を要しているため。さらに、放射線照射装置が故障し、使用できなくなったため。使用していた放射線照射装置はとても古く、修理ができない。新しく購入するには数千万円が必要で、新たに購入することもできない。そのため、放射線を用いた白髪化の誘導が行えず、その代替法の検討を行っているため。また、適切な代替法が見つからなかった時のために、高齢マウスを準備しているが、使用できるまでには年単位の期間が必要で、すぐに実験を行えないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
神経堤細胞の発生過程におけるRestの欠損は、神経堤細胞からの色素細胞の分化を抑制する。Restは抑制性の転写調節因子であるため、色素細胞の分化や増殖を直接的に抑制することを考えているが、何らかの因子を介した間接的な関与も予想される。
これら因子を特定するために、色素幹細胞ないしはそのニッシェを構成する毛包幹細胞を分取し、Restの有無で発現の変動する遺伝子をマイクロアレイや二次元タンパク電気泳動などを行いて検出することを予定している。
申請者がこれまでに行ってきた、老化を模倣した白髪化の誘導法である放射線照射において、放射線障害が色素幹細胞自体へ直接的に影響することは少なく、むしろ、そのニッシェを構成する毛包幹細胞が障害され、ニッシェ機能が破綻したことで色素幹細胞が二次的に障害され白髪化が誘導されるメカニズムを解明している。
成体の脳や神経幹細胞において、Restの発現はアルツハイマーや認知機能障害などの一部の加齢性神経疾患と関連することが報告されている。その中でRestは、神経幹細胞だけでなく、その周囲の細胞などでも発現し、種々のストレスから神経を保護していることが解明された。これは、Restが神経変性症に対する神経保護作用を持つことを示す。
成体色素幹細胞の異常による白髪化でも、Restの発現が色素幹細胞自体ないしはその周囲に存在するニッシェ環境で発現し、白髪化を抑制している可能性がある。遺伝子改変マウスを用い、Restの発現を変化させ、Restが白髪化に影響するかどうかを観察することで、ニッシェ機能や色素幹細胞能への影響を解明することを目指す。
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| Causes of Carryover |
マウスの感染事故に伴う処分により、研究の継続が困難となり、マウスの準備ができるまで、半年ほど一部の実験の進行が遅れたため。その分にかかる細胞培養や組織解析にかかる物品や試薬などの消耗品費や、マイクロアレイやシークエンスのための受託解析費用が次年度に持ち越されたため。今年度、これらの内容に関して、随時実験を進め解析をしていく予定である。
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