2020 Fiscal Year Research-status Report
Tissue deformation-dependent regulation of cell proliferation: distinct roles of cell-substrate and cell-cell adhesions
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20K12596
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
平田 宏聡 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (90414028)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メカノバイオロジー / 焦点接着斑 / アドヘレンスジャンクション / アクトミオシンファイバー / 組織伸展 / 細胞増殖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体運動や臓器活動、さらには外部環境からの力学負荷などにより生体内の組織は絶えず変形を受けている。変形を受けた組織では、変形の様態に応じて細胞増殖や細胞死、細胞排除が誘導されることで、細胞数がコントロールされている。上皮組織が伸展される場合、組織中の上皮細胞は伸展による力学刺激を主に「細胞外基質との接着構造」および「隣接細胞との接着構造」を介して受けると考えられる。本研究では、伸展された上皮組織において、「細胞外基質との接着構造」である焦点接着斑（FA）と「隣接細胞との接着構造」であるアドヘレンスジャンクション（AJ）のそれぞれが細胞増殖の制御におよぼす役割を明らかにする。
コラーゲンコートしたシリコン弾性膜上に上皮細胞を単層培養し、シリコン膜を一方向に持続的に引き延ばすことで単層培養上皮に伸展刺激を与えた。細胞の増殖能をS期染色体DNAへのEdUの取り込みにより評価すると、20%の伸展刺激を6時間与えてもEdU陽性な細胞比率に特に影響は見られなかった。ここで、FAに局在し細胞増殖を促進することが知られているキナーゼFAKを阻害したところ、シリコン膜の伸展によりEdU陽性細胞比率が有意に低下した。すなわち、FAからのFAKを介した増殖促進シグナルが機能しない状況では、上皮単層への伸展刺激は細胞増殖に抑制的に働くことが明らかとなった。これらの結果から、上皮単層中の細胞の増殖能は組織の伸展変形に対してロバストであり、これは焦点接着斑からのFAKを介した増殖促進シグナルと、それ以外の因子による伸展変形に応答した増殖抑制効果との拮抗作用で実現されていることが示唆された。
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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
上皮単層中の細胞増殖能の組織伸展変形に対する応答について、焦点接着斑からのシグナルの寄与と、それ以外の因子による効果とに分離することができた。これは、伸展下の上皮単層において焦点接着斑とアドヘレンスジャンクションの細胞増殖への役割を区別して評価するための重要な一歩だと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、焦点接着斑からのFAKによる増殖促進シグナルを阻害した場合に顕在化する伸展刺激応答性の増殖抑制について、アドヘレンスジャンクション（AJ）の関与を検討する。そのために、alpha-カテニンのノックダウンや、E-カドヘリン結合の阻害、低密度培養などによりAJ形成を妨げた細胞の増殖能について、FAKの阻害と伸展刺激の影響を評価する。
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| Causes of Carryover |
今年度は新型コロナウィルス感染症の拡大により、参加予定の学会が全てオンライン開催となったため旅費の支出がなく、次年度使用額が発生した。一方で、伸展実験において想定よりも多くのストレッチチャンバーが必要であることが明らかとなった。そこで、次年度使用額は追加のストレッチチャンバーの購入に充てる。
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