2021 Fiscal Year Annual Research Report
Tissue size control with synthetic cell-cell signaling
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20K15828
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
戸田 聡 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 助教 (20738835)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 合成生物学 / 細胞間コミュニケーション / 細胞増殖 / パターン形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織は、その形態やサイズを自律的に維持しているが、その過程で、細胞の局所的な増殖による形態形成や失われた細胞の補充など、細胞増殖の時空間的な制御が重要であると考えられる。しかし、生体内の細胞間相互作用は複雑で、シグナル分子の挙動を直接観察することや操作解析することは困難なため、細胞が互いの増殖をどのように制御することで組織形態やサイズを維持できるのか不明である。そこで本研究では、細胞増殖を制御する細胞間相互作用を人工的に構築するボトムアップアプローチにより、どのような細胞間相互作用によって細胞集団は自身の形態やサイズを維持する能力を獲得できるか解析することを目的とした。私たちはこれまでに、緑色蛍光タンパク質GFPを細胞間シグナル分子として利用し、GFPを認識する人工受容体システムが遺伝子発現を制御することで、GFPの分泌と受容による人工的な細胞間シグナルを構築した。さらに、この技術をマウス線維芽細胞株に導入し、GFPが薬剤耐性遺伝子の発現を誘導することで、薬剤存在下でGFP特異的に細胞の増殖を制御できることを示した。この系を用いて細胞間の増殖シグナルを構築する場合、細胞が分泌するGFP量に対して人工受容体システムの感度が不十分であったが、高親和性GFP抗体を用いて人工受容体システムを改良することで、細胞から分泌されたGFPによって十分に細胞増殖を誘導することに成功した。さらに、分泌物質の拡散シグナルは、細胞増殖応答と連動することによって、活性化細胞が均一に配置された組織領域を形成できることを見出した。本研究で開発したシステムは、内在的なシグナル伝達経路に影響を与えることなく、細胞間の増殖シグナルを構築することができ、細胞間相互作用がどのように細胞集団の挙動を生み出すか解析するモデルシステムとして有用である。
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