細胞系譜解析を用いた角膜上皮幹細胞の恒常性維持機構の解明

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26462702
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 中村 隆宏 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (30411078)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 角膜上皮 / 上皮幹細胞 / 細胞系譜解析 / Lrig1 / 創傷治癒

Outline of Annual Research Achievements

一般に、生体の各臓器・組織には組織特異的な幹細胞が存在し、その修復・再生に重要な役割を担うと考えられている。これまでの細胞生物学的な基礎研究から、角膜上皮幹細胞は角膜周辺部に位置する角膜輪部の基底層に存在すると考えられている。しかし、角膜上皮幹細胞の細胞動態や維持機構に関しては不明な点が多く、今後、組織幹細胞を用いた角膜再生医療の発展を考える上では、その分子レベルにおける細胞動態の理解が必須である。そこで、本年度はこれまでの知見をさらに発展させ、角膜をモデルに用いて、Lrig1による包括的な上皮幹細胞の恒常性維持機構の詳細な解析を行った。具体的には昨年度に確立した薬剤誘導性（タモキシフェン）に蛍光標識可能なLrig１ノックインマウスを用いて、Lrig1陽性細胞による細胞動態を継時的に観察した。Lrig1の細胞動態を蛍光標識（Confettiマルチカラー、TdTomato）で１年以上継時的に観察し、その細胞生物学的特性の詳細を解析した。その結果、誘導後早期（１２W)まではLrig1陽性細胞は点状に分布し、時間経過とともに数珠上に拡大していくことがわかった。誘導後期（１２W以降）では、Lrig1陽性細胞は輪部、周辺部角膜より拡大、streakを形成することがわかった。これまでの経過観察では、streakはいくつかのパターンに分類可能であることが判明した。以上、今年度の研究結果から、Lrig1を指標とした最新の細胞系譜解析可能なマウスモデルを用いて、角膜の恒常性維持機構の解明に重要な細胞動態を解析できた。また、Lrig1は角膜の透明性・恒常性維持に重要な役割を担っていることがわかった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画どうり、我々が報告した角膜上皮幹細胞マーカーであるLrig1の細胞動態を蛍光標識（Confettiマルチカラー、TdTomato）で１年以上継時的に観察でき、その細胞生物学的特性の詳細を解析できた。よって、現在までの研究の達成度としてはおおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

これまでのマウスモデルを用いた解析により、Lrig１が角膜上皮幹細胞の細胞動態、恒常性医事機構に重要な役割を担っていることが明らかとなった。そこで今後は、生理的な恒常性維持機構に関しては、細胞の分裂のパターン、細胞動態の部位別特性、増殖細胞との関連に注目して研究をすすめる。また、創傷治癒機構に関しては、創傷サイズによる生体の反応パターンを観察し、上皮幹細胞による恒常性維持機構、創傷治癒の分子機構に検討を加える。