嗅上皮オルガノイドを用いた嗅受容体遺伝子発現制御機構の解明

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23H02487
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 永樂 元次 京都大学, 医生物学研究所, 教授 (40415097)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 嗅神経細胞 / オルガノイド

Outline of Annual Research Achievements

嗅覚ニューロン(OSNs)における嗅覚受容体(OR)の選択は、遺伝子発現の調節におけるゲノム構造制御の役割を調べるための有用なモデルである。マウスではOSNは約1400個のOR遺伝子の中から1つのみを選択的に発現する。このような選択的OR発現にはゲノム構造のダイナミックな変化が重要であることが示されているが、その全貌は依然として未知のままである。我々はこれまでに、世界に先駆けて単一の嗅上皮幹細胞から成熟したOSNを含むオルガノイドを形成する技術、及びマウス多能性幹細胞から嗅上皮組織を試験管内分化する技術を開発している。これらの技術はOSNにおけるOR選択性を研究するための新たな研究プラットフォームを提供する。本研究ではこれらの技術を用いて、ゲノム構造ダイナミクスが細胞種特異的な遺伝子発現にどのように関与するのかという、発生生物学の中心的な課題の一つに対して独自のアプローチで取り組む。
本年度は、ヘテロクロマチンおよびOR選択に伴うエンハンサー集積に重要な役割をすることが知られている複数の転写因子に注目して、オルガノイドのscRNAseqのデータ解析を行なった。また、マウスES細胞から成熟した嗅神経細胞を含むオルガノイドを形成する技術を確立した。さらに、嗅オルガノイドの形成過程を単一細胞レベルでイメージング解析を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

mES細胞から成熟した嗅神経細胞を含むオルガノイドを形成する技術を確立した。また、単一細胞レベルの動体解析を行うプラットフォームを構築できた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、引き続きヘテロクロマチンおよびOR選択に伴うエンハンサー集積に重要な役割をすることが知られている複数の転写因子に注目し、これらの遺伝子に蛍光タンパク質を融合したレポーター分子を発現するマウスES細胞株の樹立を行う。これらを用いて、嗅オルガノイドの形成過程を単一細胞レベルでイメージング解析を行う。