2020 Fiscal Year Research-status Report
The analysis of differentiation into hormone-producing cells from stem/progenitor cells in rat anterior pituitary gland.
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19K07255
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| Research Institution | Kyorin University |
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Principal Investigator |
堀口 幸太郎 杏林大学, 保健学部, 講師 (10409477)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 下垂体前葉 / CD9 / 幹細胞 / 細胞表面抗原 / 乳腺上皮細胞 / 細胞増殖 / ニッチ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
成体の組織幹細胞は、多分化能を持ち、ニッチと呼ばれる周囲環境によって制御されながら、組織内における細胞供給源となる。内分泌器官である下垂体前葉では、PrimaryニッチとSecondaryニッチの2つが存在する。Primaryニッチの組織幹細胞がSecondaryニッチへ移動・増殖・分化し、ホルモン産生細胞を供給すると予想されるが、未だ実証されていない。申請者は、ラット下垂体前葉内組織幹細胞マーカーとして細胞表面抗原CD9を同定した。このCD9抗体を利用した抗体ビーズトラップ法により、種々の細胞群で構成される下垂体前葉組織から組織幹細胞の単離に成功している。本研究では、１）マウス成体下垂体において、前葉実質層における幹前駆細胞がCD9を発現し、それを抗体ビーズトラップ法により単離した。さらに単離したCD9陽性細胞のSphere形成能を確認し、前葉のホルモン産生細胞への分化誘導を成功させた。２）下垂体前葉ホルモンの標的器官である乳腺においても上皮細胞でCD9が発現することを明らかにし、抗体ビーズトラップ法により乳腺上皮細胞の単離に成功した。さらにCD9の機能として、乳腺上皮細胞の増殖に関わることを明らかにし、この結果は、妊娠、泌乳期における乳腺上皮細胞の増殖にCD9が重要な因子であることを示唆した。３）ラット成体下垂体前葉においてのPrimary ニッチが中葉と前葉の境目であるラトケの遺残腔周辺のマージナルセルレイヤーという部位であることが想定されてきたが、その部位の細胞群がCD9を発現すること、さらにその部位特異的なCD9陽性細胞を単離することに成功した。これらの結果は学会にて発表し、論文掲載された。
現在ラット下垂体マージナルセルレイヤーから単離したCD9陽性細胞のホルモン産生細胞への分化誘導がどのような生理状態のときに始動するかをin vitroの系で解析している。
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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
組織幹細胞の状態はニッチと呼ばれる周囲環境によって制御され、ニッチは、組織幹細胞の静止状態と増殖・分化を調節する場である。組織幹細胞の特徴は、ある程度の多分化能を持ち、発生過程や細胞死、損傷組織の再生において、新しい細胞を供給する役割を持つと考えられている。下垂体前葉は、ホルモンの合成・分泌を行い、成長、生殖、代謝、行動など多くの生体機能の制御に関与している重要な内分泌器官である。5 種類のホルモン産生細胞、支持細胞である濾胞星状細胞、血管系の細胞、そしてこれらの供給源となる転写因子Sox2を発現するSOX2陽性細胞 (＝組織幹細胞)から構成される。生体の生理状態に応じてホルモン産生細胞の割合は調節され、前葉細胞の供給源は、組織幹細胞からの増殖・分化であると想定されているものの、依然として未解明である。ホルモン産生細胞などの供給はPrimaryニッチの幹細胞が担っていると考えられ、そこから幹細胞を純化し、分化誘導する必要があるのではないか？と考え本研究を行ってきた。本年度では、ラット成体下垂体前葉においてのPrimary ニッチが中葉と前葉の境目であるラトケの遺残腔周辺のマージナルセルレイヤーという部位であることを実証する研究を行った。Primaryニッチの幹細胞が細胞表面抗原CD9を発現し、抗体ビーズトラップ法により単離することに成功した。さらに本年度の研究からCD9とSOX2の両陽性細胞（CD9/SOX2陽性細胞）はSphere形成能を持つことを明らかにし、それをホルモン産生細胞へ分化させることに成功した。既に2報の投稿論文が掲載されており、1報アクセプトされた。研究業績から鑑みても当初の計画通りに進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続いた解析を行う。まず単離に成功したPrimary ニッチのCD9/SOX2陽性細胞がどのような成体の状況でホルモン産生細胞の供給に関わるのかを明らかにしていく。特に成体ラットの生理状態を薬理学的に変更させ、ホルモン産生細胞が増殖する状態にさせることで、Primary ニッチのCD9/SOX2陽性細胞の増殖、移動の変化を明らかにする。例を挙げると、妊娠、泌乳期におけるプロラクチン産生細胞の増殖、TRH投与による甲状腺刺激ホルモン産生細胞の増殖、成長ホルモン放出ホルモンの皮下注射投与による成長ホルモン産生細胞の増殖時における、幹前駆細胞の挙動を観察している。
またPrimary ニッチ中葉と前葉の境目であるラトケの遺残腔周辺のマージナルセルレイヤーという部位であることは明白であるが、どのようにして、その幹前駆細胞から前葉実質部へ分化移動してくかは依然として不明である。幹細胞から前駆細胞、そしてホルモン産生細胞と分化していく過程で、ニッチから離れ、細胞が移動してくメカニズムの解明に取り掛かっている。
以上を明らかにすることで、本研究の問いである、下垂体前葉の幹細胞からのホルモン産生細胞などへの供給メカニズムを明らかにできると考える。
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