2019 Fiscal Year Research-status Report
Etiologic mechanism of malformation and morphological anomaly focused on collective cell behavior in development
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19K22433
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
別所 康全 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 形態異常 / 奇形 / 体節 / 脊椎骨 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脊椎骨の癒合を奇形発生のモデル系として、脊椎骨の原基である体節の細胞の集団的振る舞いに着目することで奇形・形態異常が惹起されるメカニズムの解明を試みる。脊椎骨は発生中期の分節構造である体節から分化する。体節は多数の細胞が集まったものであるが、ひとつの体節の前側半分と後側半分マーカーでは明確に区別される。前側の細胞は細胞塊を作り、隣の体節の後側の細胞塊と合わさることにより1つの脊椎骨が形成される。したがって1つの体節の前側と後側の境界が2つの脊椎骨の間に相当するので、前側と後側の細胞が入り混じっていると、細胞塊どうしの分離が不完全になり、脊椎骨の癒合が生じると考えられる。脊椎骨の癒合が高頻度に見られる変異マウスおよび変異ゼブラフィッシュを用いて、体節の前後の遺伝子発現の乱れ、つまり前後極性の乱れに着目し、前後極性が乱れた体節から癒合した脊椎骨が分化することを仮説とする。
これまでにNrarp遺伝子のノックアウトマウスを作製し、このマウスの脊椎骨には癒合などの小さな奇形があり、また発生期の体節の前後極性に軽微な異常があることを明らかにしている。このマウスをモデル系として、体節の前後極性の異常が脊椎骨の癒合などの奇形の原因であることを明らかにする。体節の前後極性の異常を定量化するために、1細胞レベルの前後極性マーカーの検出をおこない、定量化に成功している。また前後極性の元となる、体節原基での遺伝子発現の振動の同調性も定量することに成功した。
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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
これまでに、遺伝子発現パターンの異常(体節の前後極性、および体節原基での遺伝子発現振動)を1細胞レベルで転写活性を検出することによって定量化することに成功している。定量化データを得ることによって、数理モデルの構築にもつなげられるので、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、体節の前後極性の異常が、脊椎骨の癒合などの奇形に直接結びつくことを検証する。ライブイメージングが可能なゼブラフィッシュを積極的に用いる。
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| Causes of Carryover |
1年目はこれまでの研究手法を使った研究をおこなったので、実験経費は低く抑えることができた。2年目は新たな研究手法を導入する予定なので、1年目より実験経費が必要になる予定である。
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