mTert幹細胞に特異的な遺伝子の解析による幹細胞休止性と放射線抵抗性の理解

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H04274
• Research Institution: Central Research Institute of Electric Power Industry
• Principal Investigator: 大塚 健介 一般財団法人電力中央研究所, 原子力技術研究所, 上席研究員 (50371703)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冨田 雅典 一般財団法人電力中央研究所, 原子力技術研究所, 上席研究員 (00360595)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: mTert / 腸管幹細胞 / 放射線抵抗性 / 休止性

Outline of Annual Research Achievements

組織幹細胞は、変異が生じることでがんの起源になりうる重要な細胞である。幹細胞には、休止性と増殖性の２種類があり、腸管では、定常状態の組織を維持する増殖性幹細胞が放射線被ばくや炎症などのストレスによって失われた場合に、休止期幹細胞が活性化して増殖性幹細胞を補うことで組織の恒常性が保たれている。腸管の休止期幹細胞には、いくつかの分子を発現するものが提示されているが、本研究では、mTert細胞に着目し、組織幹細胞の休止性がどのような遺伝子やシグナル伝達経路で制御されているかを明らかにする。また、休止性幹細胞がストレス応答後に増殖性幹細胞を補うという性質から、休止期幹細胞は発がんリスクの真の標的であると考えられるため、どのようなストレスによって活性化されるのかを明らかにする。初年度は、本研究を推進するために必要な遺伝子組換え動物を導入し、細胞分取（セルソーティング）条件、および細胞系譜追跡実験の最適化を進めた。細胞系譜追跡により、増殖性幹細胞（Lgr5陽性細胞）と比較して休止性が維持されていることを確認した。休止期幹細胞の存在比が微量であることを踏まえ、数細胞～数十細胞から効率的に遺伝子発現レベルを定量化する手法を用いて、放射線照射によりmTert遺伝子の発現レベルが増加することも確認した。さらに、スクリーニングのためのオルガノイド培養の条件検討を進めた。今後は、さまざまなストレス下における遺伝子発現レベルを比較するために、網羅的発現解析を目指した研究を進めつつ、細胞系譜追跡による休止期細胞の組織内動態分析から、休止性から増殖性に向かうことで組織の細胞構成がどのような影響を受けるかを明らかにする研究を進める。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究を推進するにあたり最も重要な動物であるmTert遺伝子組換え動物の入手を進め、実験に供する動物の繁殖および実験環境の構築を達成した。研究に用いる動物については、予想通りにEGFPを発現する細胞が観察され、また、細胞系譜追跡実験についても問題なく実施できることが確かめられた。遺伝子発現解析についても、定常状態での発現が期待された遺伝子について、予想通りの発現パターンを示すことを確認した。一方、ウイルスベクターを用いたノックダウンを開始する計画としていたが、納期遅延により途中で調達ができない製品が一部発生したことから、一部未達となったため、次年度以降で引き続き試験を継続する。

Strategy for Future Research Activity

初年度は、本研究に必要な基礎的な実験条件の確立がほぼ完了した。次年度以降には、さまざまなストレス下における遺伝子発現レベルの比較や、細胞系譜追跡による休止期細胞の組織内動態などに着目した研究を進める。遺伝子発現については、網羅的なスクリーニングを可能とするために、RNA-Seqの実施を進める。また、ストレス応答については、細胞系譜追跡のみならず、休止性から増殖性に向かう際にどのような遺伝子発現に影響を及ぼすかを明らかにする研究について検討を進める。