2019 Fiscal Year Annual Research Report
染色体倍加に伴う慢性的な中心体異常の発生原理と細胞不均一性への寄与
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19H03219
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
上原 亮太 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (20580020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚田 祐基 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (80580000)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 染色体倍加 / 中心体 / がん |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者が最近発見したヒト体細胞における染色体倍加現象に伴う中心体の増大、機能亢進および複製亢進現象の発生原理と、それらが細胞形質変化に及ぼす影響を理解することを目的としている。2019年度はまず、染色体倍加細胞で見られる中心体増大の実態を理解するために、種々の染色体マーカーや微小管形成能評価アッセイを用いて、染色体倍加に伴い、細胞分裂期の中心体に具体的にどのような変化が起こっているかを調べた。ヒト大腸がん由来HCT116細胞の二倍体コントロールおよび染色体倍加細胞株の比較によって、染色体倍加に伴い中心体周辺物質の主要構成因子の中心体への集積がいずれも有意に増大し、微小管重合能も倍増していることを定量的に突き止めた。さらに、染色体倍加細胞における中心体増大の生理・病理的意義を検証するために、人為的に中心体増大現象を抑制することができる染色体倍加HCT116細胞株の確立を試みた。具体的には、中心体周辺物質の集積の足場を提供する中心体構成遺伝子の発現量を、オーキシンデグロンシステムでコンディショナルに半減できる細胞株を作成し、実際にオーキシン添加によって染色体倍加細胞における中心体サイズ、中心体周辺物質の集積、微小管形成能を、二倍体レベルにまで低減させることに成功した。興味深いことに、この人為的に中心体増大を抑制した染色体倍加細胞では、著しい細胞増殖能の低下が見られた。さらにライブイメージング解析により、この中心体増大抑制細胞株では、細胞死の頻度が増加し、他の細胞分裂擾乱処理への感受性が著しく増加することを見出した。このことから、新奇中心体増大現象は、染色体倍加細胞において、その生存性や増殖の堅牢性を担保する役割を果たす可能性が示唆された。
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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
当初、中心体増大の抑制はRNAiによる関連遺伝子の発現抑制により実施する予定であったが、実際に実験を実施すると、染色体倍加細胞における中心体のサイズや微小管形成能をちょうど二倍体レベル程度に安定に低減させることが困難であることが判明した。この問題の解決策として、上記のオーキシンデグロンシステムを用いて、染色体倍加細胞においてターゲットとする中心体関連遺伝子の活性化遺伝子コピー数を半減させる戦略を取ることで、非常に安定に中心体機能を二倍体レベルに低減させることが可能な細胞株を樹立することに成功した。この進捗により、本研究課題全体の根幹をなす、新奇中心体増大現象が細胞機能、中心体数恒常性に及ぼす影響の解析が可能になった。これによって、2020年度以降も、計画に沿った研究実施が可能であると期待でき、すでに中心体増大現象が染色体倍加細胞の生存性に寄与するという新しい知見を獲得することに成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、染色体倍加依存的に中心体への集積の顕著な増大が見られた因子群について、超過遺贈イメージングによるより詳細な局在変化の様式を明らかにして、新奇中心体増大現象が引き起こされる仕組みの理解に資する。また、上記で確立した中心体増大抑制可能な染色体倍加細胞株で、より詳細な細胞分裂制御、細胞増殖のプロセスの解析を行い、中心体増大の抑制によって細胞生存性が脅かされる原因を突き止める。さらにコントロール染色体倍加細胞および中心体増大抑制細胞の長期比較追跡によって、中心体増大の有無が長期的中心体不安定性や細胞の運動性、悪性形質の発現に及ぼす影響を定量的に明らかにする。
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