2020 Fiscal Year Research-status Report

Mechanisms for the initial process of hair cell regeneration in avian inner ears

Research Project

Project/Area Number	20K09708
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	中川隆之京都大学, 医学研究科, 研究員 (50335270)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	飯田慶京都大学, 医学研究科, 特定助教 (00387961) 喜多知子 (嶋知子) 京都大学, 医学研究科, 研究員 (20362519) 西村幸司滋賀県立総合病院(研究所), その他部局等, 嘱託研究員 (20405765) 大西弘恵京都大学, 医学研究科, 研究員 (50397634) 山本典生京都大学, 医学研究科, 准教授 (70378644)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	感音難聴 / 有毛細胞 / 再生 / 分化転換 / 鳥類
Outline of Annual Research Achievements	哺乳類とは異なり、鳥類の聴覚器官である基底乳頭では、有毛細胞再生が自発的に誘導され、聴覚機能も再生される。鳥類とは異なり、哺乳類では有効性が期待できるレベルの聴覚機能再生は報告されていない。近年、鶏に関する遺伝子情報が充実し、網羅的遺伝子解析手法を用いて、これまで困難であった鳥類における有毛細胞再生に関連する遺伝子およびシグナルの詳細な分子生物学的解析が可能となった。本研究では、これまでに得られた網羅的遺伝子解析データから、有毛細胞再生の鍵を握る転写因子であるAtoh1の上流解析、鶏基底乳頭における遺伝子発現解析により、再生起点誘導遺伝子候補を絞り込み、鶏基底乳頭器官培養系での機能解析を実施する。鶏系での解析結果に基づき、マウス細胞培養系でのスクリーニングを実施し、マウス蝸牛器官培養系での機能解析を行い、哺乳類での新規有毛細胞再生促進因子を同定する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2020年度には、鶏聴覚感覚上皮における有毛細胞再生の初期過程における遺伝子発現解析とこの解析結果に基づくAtoh1の上流解析としてモチーフ解析を実施した。生後1日目の鶏聴覚感覚上皮培養モデルを用い、組織学的な有毛細胞再生過程を明確にし、有毛細胞再生の初期過程における遺伝子発現変化を解析した。発現の経時的変化から遺伝子の分類を行い、細胞増殖誘導に関連する遺伝子群が最も早期に上昇し、Atoh1を含む分化転換に係わる遺伝子群はやや遅れて上昇する遺伝子群を形成していた。これらの早期上昇を示す遺伝子群のモチーフ解析から上流転写因子候補の絞り込みを行った。また、再生過程の初期に一時的に上昇する遺伝子から、支持細胞活性化に関与する可能性がある複数のシグナル系が同定された。進捗状況は良好であり、概ね計画通に研究は進捗している。
Strategy for Future Research Activity	鶏聴覚感覚上皮における有毛細胞再生の初期過程における支持細胞活性化機構解明に向けて、上流遺伝子のモチーフ解析を推進し、関連遺伝子の組織学的な発現パターンを解析する。また、支持細胞活性化に関与する可能性がある複数のシグナル系については、各種阻害薬を用いた薬理学的な解析を行い、支持細胞活性化メカニズム解析を進める。さらに、単一細胞レベルでの遺伝子発現変化から想定される初期活性化機構の解析を同時に進め、鶏聴覚感覚上皮における有毛細胞再生の初期過程の解明を中心とした研究を行う。