2019 Fiscal Year Research-status Report

Club細胞の運命転換に着目した前癌病変の起源細胞の同定及び発生機構の解明

Research Project

Project/Area Number	19K08655
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	松尾顕熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 研究員 (50735074)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	運命転換 / 脱分化 / 可塑性 / 呼吸器 / 基底細胞 / 扁平上皮化生 / 扁平上皮癌
Outline of Annual Research Achievements	癌の発生母地である扁平上皮化生は、分化した細胞が別の分化した細胞へ運命転換する現象であるが、その起源細胞及び発生機序は不明瞭である。私達は、マウス生体内で、Notchシグナル標的遺伝子の不活性化により、気管Club細胞が基底細胞へ運命転換することを見出した。そこで、本研究では、Club細胞の基底細胞への運命転換が、扁平上皮化生及び化生病変による発癌（扁平上皮癌）に関与するかを細胞系譜解析と単１細胞遺伝子発現解析を用いて検証することを目的とした。本年度は、Notchシグナル標的遺伝子の不活性化によるClub細胞から基底細胞への運命転換過程を明らかにする目的で、遺伝子改変マウスを用いて、細胞系譜解析を行った。正常のClub細胞は、基底細胞に脱分化する割合は非常に少なかった。一方、Notchシグナル標的遺伝子を不活性化したClub細胞は、基底細胞へ脱分化していた。この結果により、Notchシグナル標的遺伝子の不活性化がClub細胞から基底細胞への脱分化を制御していることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究計画通り、細胞系譜解析を行えた。この結果、生体内において、Club細胞から基底細胞へ運命転換過程の細胞が追跡可能になった。これまでに、細胞系譜標識された基底細胞（Club細胞から脱分化した基底細胞）は、同定している。現在、運命転換過程の中間体の細胞の同定を試みている。さらに、当該年度の終盤から、運命転換の分子機構解明を目的として、single cell RNA sequencing(scRNA-Seq) を行い、1細胞において、網羅遺伝子発現解析を行っている。
Strategy for Future Research Activity	今後の研究では、１）Club細胞から基底細胞への運命転換過程の中間体細胞の同定を試みる。中間体細胞の同定により、Club細胞から基底細胞への運命転換機構が細胞レベルで明らかになることが期待できる。２）scRNA-seqを用いて、運命転換の分子機構を明らかにする。scRNA-seqを用いることにより、運命転換に関与する細胞集団（Club細胞、中間体の細胞、運命転換した基底細胞、内在性の基底細胞）の１細胞レベルでの遺伝子発現が明らかになる。この遺伝子発現情報を基に、擬似時間解析（pseudotime analysis）を行い、運命転換機構を明らかにする。さらに、運命転換を制御しているシグナル機構の同定も試みる。３）scRNA-seqを用いて得られた情報を生体内で評価する。scRNA-seqを用いて得られた情報（１細胞レベルでの遺伝子発現情報）と生体内の運命転換に関与する細胞集団（空間的位置情報）を比較し評価する。この結果、1細胞レベルで運命転換機構が詳細に明らかになることが期待できる。