Establishment of an olfactory epithelia regeneration model to elucidate the mechanism of olfactory epithelial regeneration and to validate drug effects

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K16840
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 石川 正昭 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (10813743)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 嗅上皮 / 嗅神経 / 層構造 / 軸索伸長 / OMP / 組織培養

Outline of Annual Research Achievements

嗅覚の再生機序の解明と再生促進のための研究モデルとして、マウスなどの実験動物と嗅上皮初代培養が用いられているが、前者では継時的観察や嗅神経から嗅球への軸索伸長とシナプス形成に関する検討が難しく、後者は生体の組織構築を反映していないという不備がある。そこで本研究では、生体で見られる複数の細胞種による3層構造を保持した状態の嗅上皮組織を長期間培養できる培養法を検討し、薬剤処理などによる障害からの再生過程を詳細かつ継時的に観察できる培養系を確立する。さらに嗅球組織との共培養により嗅神経からの軸索伸長とシナプス形成をリアルタイムに検討できる、嗅上皮－嗅球シナプス形成モデルの確立を目指す。
昨年度までに、①嗅上皮の3層構造を構成する各細胞の評価方法としてマウス新生児の鼻中隔組織を用い、培養した後、凍結切片を作製し、免疫染色法にて検討し、支持細胞、嗅神経、基底細胞それぞれの細胞種に対する抗体による染色条件を確立した。また、②ICRマウスを用いた嗅上皮組織培養での短期間培養モデル（48時間）を検討し、③嗅神経マーカータンパク質OMP-GFPマウスの導入を行った。さらに④1週間以上の長期培養の条件検討を行った。ICRマウス及び導入されたOMP-GFPマウスで1週間以上の培養後、検討の結果、嗅神経細胞が死滅し、基底細胞が生存する条件が確認された。組織採取過程も嗅神経の物理的損傷であり、組織幹細胞である基底細胞が生存し、かつ嗅神経が死滅していることから、今後の再生研究に利用可能な物理的損傷モデルが確立されたとみなした。前年度までOMP-GFPホモマウスでの検討を行っていたが、ホモマウスは嗅覚にフェノタイプがあるという報告があったため、今年度はOMP-GFPマウスで前年度までの実験データの検証を行い、再現性を確認した。