2021 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 – 2023-03-31
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| Keywords | Rest / 神経堤細胞 / 幹細胞 / 色素細胞 / 未分化維持 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経分化抑制因子Rest (RE-1-silencing transcription factor)は、発生過程に存在する神経幹細胞を含む複数の幹細胞やES細胞のような幹細胞で発現し、その未分化性の維持や分化に影響することが知られている。一方で、成体の組織に存在し組織の恒常性を維持する成体幹細胞におけるRestの機能は、脳組織に存在する神経幹細胞での報告が数件あるものの、Restの発現が高く維持される神経以外の多くの組織やその幹細胞ではほとんど解明されていない。本研究では、Restの発現の変化が組織幹細胞やそのニッシェを構成する細胞に及ぼす影響を解析し、成体幹細胞におけるRestの機能の解明を目指している。
発生学的に色素細胞は神経堤細胞に由来する細胞で、神経堤細胞特異的なRestの欠損は神経堤細胞から色素芽細胞への発生を傷害することを観察しており、報告しているが、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。
今年度は、昨年度に引き続き、Restを欠損あるいは過剰発現させることのできる遺伝子改変マウスを用いて、成体マウスの毛包バルジ域をニッシェとして維持され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、加齢性に伴う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を構成する毛包幹細胞でのRestの機能的役割を調べている。Restの過剰発現が白髪化の進行に有意差に影響することはないものの白髪化を予防しうる例を観察しており、その分子メカニズムの解明を目指した取り組みを行なっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
一前年度生じたマウスへの病原体の感染事故により、昨年度に新たに遺伝子組換えマウスを作製しなおして、系統を維持することができしつつあったが、本来観察されない、原因不明の表現型異常が生じてしまった。この一部は毛色に影響を及ぼしており、本実験で観察する白髪化の評価を困難にしている。そのため、当該年度、B6系統へのバッククロスを行なって、系統の維持をし直し、実験に用いるマウスを準備しているところであり、これらの準備に時間を要したため、実験の進行が遅れている。
白髪化の誘導方法として、故障した放射線照射装置に変わる代替法として、薬剤による白髪化の誘導法の利用は、本実験には適さないため、長期的な観察になるが、加齢に伴う白髪化の観察と背面の休止期抜毛により毛周期の促進することで色素幹細胞を消耗させ白髪化を誘導する方法に、昨年度から取り組んでおり、これらを比較検討している。抜毛は、毛包を障害することがあり、長期的に毛髪が減少していくため、白髪化の評価をしにくい個体を観察しており、時間がかかるが、年単位での長期観察が必要となっている。放射線を用いれば数週間で結果が得られる結果を、抜毛法により半年から1年くらいで得られる予定であったが、長期観察をするため、2年ほどの期間が必要となってしまい、観察に必要な高齢マウスの準備とこれらの観察に期間が必要となり、実験は進行しているが、計画としては遅れている。
また、一部の遺伝子改変マウスに関ては、昨年度のES細胞へのマイコプラズマの感染により、キメラマウスの作製を行えず、新たな遺伝子改変マウスを作製するに至らなかったため、当該年度から、別のES細胞を用いたり、別のコンストラクトを設計し直して、ベクターを作製し直した。現在遺伝子組み換えES細胞を作製しており、予定が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
老化を模倣した放射線照射による白髪化では、色素幹細胞自体が放射線により直接的に障害されるというよりは、むしろ、そのニッシェを構成する毛包幹細胞が傷害され、それにより色素幹細胞のニッシェとしての毛包幹細胞の機能が破綻することにより、色素幹細胞は二次的に傷害され白髪化することを報告している。
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一部の加齢性神経疾患と関連することが報告され、そのような病的な状態でRestは、幹細胞だけでなく、その周囲の神経細胞やグリア細胞などでも発現が維持されず、それにより種々のストレスから神経を保護できなくなることが知られている。
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だけでなく、その周囲に存在するニッシェ環境でも発現し、白髪化の進行に関与している可能性が考えられる。そこで遺伝子改変マウスを用い、Restの発現を色素幹細胞やニッシェで特異的に変化させ、Restが白髪化に影響するメカニズムを解析し、Restによるニッシェ機能や色素幹細胞の維持機構を解明することを目指す。
Restは抑制性の転写調節因子であるが、Restの欠損が神経堤細胞からの色素細胞の分化を損ない、過剰発現で色素幹細胞を保持するように作用することが期待されるため、色素幹細胞の維持においてRestは何らかの因子を介して直接的に関与することが予想される。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。
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| Causes of Carryover |
想定外のマウスの感染事故と表現型の異常により、実験に用いるマウスコロニーの回復と準備に時間を要し、作業や実験計画が大幅に遅れたため。また、その後のES細胞の感染などにより、新たに準備している遺伝子改変マウスの作成が必要となったため。
予定していた実験法が使用不可能と隣り、代替法の利用もむつかしく、時間を要する作業と観察の必要が生じたため。
当該年度に準備できたマウスとベクターなどを用いて、年度をまたいで現在作業と実験を継続して行なっており、使用は年度内に完了する。
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