2020 Fiscal Year Research-status Report

Mechanism of organ and body size regulation by actin polymerization

Research Project

Project/Area Number	19K07352
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	浅岡洋一山口大学, 大学院医学系研究科, 講師 (10436644)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	アクチン重合 / 臓器・個体サイズ制御 / YAP / メダカ / メカノホメオスターシス / ゼブラフィッシュ / 組織再生 / 力学計測系
Outline of Annual Research Achievements	臓器および個体サイズの制御は、生物の発生および恒常性維持に不可欠であり、サイズ制御の破綻はがんなどの疾患の発症に直結する。これまで研究代表者はメダカ変異体の解析から、YAPがアクチン重合を適切に制御し、細胞張力を正常に保つことで立体的な臓器構築を司ることを見出した [Nature 521: 217-221 (2015)]。現在、世界中でES細胞やiPS細胞を用いた臓器作成に関する研究が盛んであるが、実際に臨床応用可能なサイズを有する機能的な臓器の構築は未だ困難な状況である。近年、試験管内でES細胞から網膜原基の眼杯組織を立体構築する画期的な自己組織化技術が国内で報告されており [Sasai, Nature (2013)]、今後、眼杯をはじめとした立体組織のサイズ制御の解析には、YAP-アクチンシグナルの分子基盤の理解と生体内での力学計測技術が不可欠である。そこで本研究では、小型魚類を用いて臓器サイズを規定するアクチン重合制御因子を同定するとともに、YAP-アクチンシグナルの臓器構築過程での役割をin vivo力学計測系を用いて理解することを目標とする。本年度は、臓器構築過程でのYAPメカノホメオスターシスの理解のために、組織の力学特性を直接計測する系の立ち上げを試みた。具体的にはメダカYAP変異体へ磁性流体の油滴を微量注入し、外部磁場を加えて変形させることで細胞組織の内部に力を加え、その応答を観察することで生体組織内部での硬さを計測する系がほぼ樹立できた。さらにアルギニンゲルをメダカYAP変異体へ微量注入し、組織内部の圧力変化を計測する系の立ち上げを進めつつある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の研究実施計画の通り、組織の力学特性を直接計測する系の立ち上げが進行していることから、おおむね順調に本研究課題は進展していると考えている。
Strategy for Future Research Activity	魚類はひれはもとより心臓や脊髄を含め多くの内臓器官が再生可能である。この魚類の高度の組織修復能力のメカニズムにYAP-アクチン重合シグナルが果たす役割について、in vivo における組織力学特性の計測を通じて明らかにしたいと考えている。
Causes of Carryover	組織修復能力のメカニズムにYAP-アクチン重合シグナルが果たす役割の解析に当初予定より時間を要しており、力学計測などの解析に用いるための試薬の購入を見送ったため未使用額が生じた。この未使用額については令和3年度に計上した生化学実験試薬の購入費と併せて使用する予定である。