2019 Fiscal Year Research-status Report
MafB遺伝子が制御する心臓神経堤細胞の分化運命決定機構の解明
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19K16143
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
松花 沙織 神戸大学, 理学研究科, 助教 (70767251)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 心臓神経堤細胞 / 遺伝子制御ネットワーク / MafB |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経堤細胞は脊椎動物の初期発生時に生じる、多分化能と移動能を合わせ持つ細胞群である。心臓神経堤細胞は神経堤細胞の中で唯一心臓中隔へ分化できる細胞であり、この分化能は心臓神経堤細胞に特有である。このような心臓神経堤細胞の独自の細胞分化能を生み出す分子機構は未だわかっていない。心臓神経堤細胞特異的に発現する転写因子のMafB遺伝子は、心臓神経堤細胞の初期発生に必須であることがわかっており、心臓神経堤細胞における遺伝子制御機構の中心的役割を果たすと考えられる。本研究課題では、MafBを糸口として心臓神経堤細胞の分化機構を明らかにすることを目的とする。MafB機能を阻害したニワトリ胚は、心臓神経堤細胞発生初期に神経堤細胞マーカー遺伝子sox10の発現が消失しているため、心臓神経堤細胞を失っていると推察される。そこで、(1) MafB機能阻害ニワトリ胚を構築し、引き起こされる心疾患の形態異常とその分子機序を解き明かす。(2) MafBを用いて他の神経堤細胞を心臓神経堤細胞へリプログラムすることで心臓神経堤細胞の独自の分化機構を明らかにする。この二つの研究方法を軸に本研究課題を進めることとした。以上の実験を通して、神経堤細胞において心臓神経堤細胞を特殊づける独自の分化運命決定機構の全容を明らかにする。本年度はまず (1)の実験に着手し、研究を進めることにした。具体的にはMafB機能阻害ニワトリ胚を作製し、心臓神経堤細胞の移動初期・中期の発生段階において、様々なマーカー遺伝子の発現様式を解析した。
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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
2019年度はMafB機能阻害胚において、心臓神経堤細胞の移動に関わる遺伝子であるCXCR4とSDF1についての発現解析を行った。SDF1は心臓神経堤細胞の移動を先導するために表皮外胚葉で発現するリガンドである。一方、CXCR4は心臓神経堤細胞で発現し、SDF1リガンドのレセプターとして機能することで心臓神経堤細胞の移動を制御していることがわかっている。MafB機能阻害ニワトリ胚の心臓神経堤細胞移動初期段階において、CXCR4とSDF1の発現様式を解析した結果、CXCR4の発現が著しく低下した。この結果より、MafB機能阻害ニワトリ胚では、神経堤細胞の分化能異常に加え移動能も失われていることが明らかになった。さらにMafB機能阻害ニワトリ胚においてSDF１の発現にも影響が出ていることがわかった。
さらに先行研究で得られた心臓神経堤細胞の発現プロファイルデータから、実際にニワトリ胚の心臓神経堤細胞で特異的に発現するいくつかの遺伝子の単離・新規同定を行うことができた。これにより、MafB機能阻害ニワトリ胚におけるマーカー遺伝子発現解析を効率よく進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
MafB機能阻害ニワトリ胚では神経堤細胞の分化能異常に加え移動能も失われているという結果を受け、このニワトリ胚は少なくとも移動初期段階では心臓神経堤細胞欠損モデルとして位置づけることができ、今後さらなる解析に利用可能であると考えられる。次年度は、(1) 胚発生後期の段階、例えば心臓神経堤細胞の咽頭弓移動期や心臓原基内移動期についてもマーカー遺伝子やタンパク質発現をin situ ハイブリダイゼーションや抗体を用いた免疫染色にて解析を進めてゆく。さらに、 (2) MafB機能阻害ニワトリ胚の心臓形成完了期の心臓を取り出し、野生型胚のものと比較することで、心臓神経堤細胞欠失による異常や心疾患の表現型の有無などについて検討する予定である。 (2) については、この解析を行うために組織切片作製や組織染色の実験設備を整え、実験系の立ち上げを行う必要がある。 (1)の実験を行いながら、同時に (2)の準備と条件検討を進めることで、よりスムーズに本研究課題が進められるよう注力する。
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| Causes of Carryover |
当初はMafB機能阻害した７日胚の心臓の表現型解析を行うためパラフィン切片作製にかかる実験機器の導入・実験系の立ち上げを計画していた。しかし、先行研究で得られた心臓神経堤細胞で発現する遺伝子プロファイルから、新規の心臓神経堤細胞の分化や移動状態を把握できるマーカー遺伝子を見いだすことができ、効率よく単離・同定に結びついた。そこで、まずはMafB機能阻害胚を用いて、in situハイブリダイゼーションによるマーカー遺伝子発現解析に着手した。これにより、パラフィン切片作製および組織染色関連の実験設備・消耗品・試薬導入を次年度に持ち越すことにした。また、当初予定していた分子生物学会年会への参加・発表を取りやめた。
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