2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26713029
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
森本 充 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (70544344)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 呼吸器 / 発生 / Notchシグナル / 神経内分泌細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、呼吸器の発生・再生の基本原理を理解するため、呼吸器の組織幹細胞の成り立ちとその周辺環境に注目した研究を行っている。特に気管支分岐点の幹細胞-ニッチ複合領域 ”NEB”の形成過程の解明と、NEBが含む分化多能性を持った細胞の誘導メカニズムの解明を目的とした。今年度の解析により、NEBの構成細胞であるNE細胞は気道上皮で分化した時にはクラスターは作らず、多くの単独細胞として出現していることを発見した。また、Notchシグナル関連因子であるHes1をノックアウトすると、単独NE細胞が単独ではなく細胞塊として現れた。すなわち、Notch-Hes1シグナルはNE細胞の過剰な分化を抑止することで適度なNE細胞数の誘導に必要であることがわかった。単独NE細胞がクラスター化してNEBになるプロセスを4Dイメージングによって撮影することに成功した。単独NE細胞は直線的に気管支分岐点まで移動し、集積してNEBになっていった。これらの研究成果はNEBの形成過程を解明した。研究成果をCell Reports誌に発表した。
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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
今年度おこなったSPNC細胞除去の結果から、SPNC細胞とNE細胞のNotchシグナルを介した二者択一的選択が起こっていることが示唆されたため、本年度は発生初期段階の胎児肺を用いてNE細胞の分化が始まる瞬間で起こっている現象の解明を行った。その結果NE細胞の分化当初は個々の細胞が個発的に出現し、その後クラスター化することがわかった。また、Notchの下流でNE細胞分化を抑制しているHes1遺伝子のノックアウトマウスの解析から、NotchシグナルはNE細胞を単独細胞として分化させることに働き、NE細胞の全体数を抑制していることがわかった。さらに４Dイメージングの解析結果から、単独NE細胞は分岐点に直線的に移動し、NEBの最終的な局在場所に移るプロセスを撮影することに成功した。これらの結果をまとめ、論文に報告した。
一方で、NEBの細胞が見せる多分化能を維持している分子を検索するため、NE細胞を単離し、の遺伝子発現解析を試みた。しかし、技術的な難易度が高く、確立に至れなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
胎児肺の細胞懸濁液から細胞単離装置（FACS）もしくはマイクロキャピラリー（極細のガラス管）を使って高純度のNE細胞を取り出す。細胞が単離できたら、マイクロアレイで遺伝子発現を比較することで、活性化NEB特異的因子の同定を試みる。
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| Causes of Carryover |
本年度投稿した論文の修正が厳しく、追加実験やデータ解析に時間を割かなければならず、NE細胞の単離条件の検討に時間がかかった。またNE細胞単離の手法として使用していた細胞単離装置（FACS）は、十分な細胞純度が得られず異なる細胞も混じってしまうことが判明した。そこで、より確実だが時間のかかる手法へ変更した。それらの事情からNE細胞の収集の開始まで１ヶ月遅れ、収集の完了も想定よりも１ヶ月余計に必要になる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
マイクロキャピラリー（極細のガラス管）を使って、NE細胞を一つ一つ顕微鏡下で拾い上げる手法に切り替えた。この手法は精度が高く信頼できるが、時間がかかる。そのため止むを得ずNE細胞を充分量採集するには時間が必要になってしまった。そこで、NE細胞の採集を来年度４月まで延長し、５月にマイクロアレイ解析を行うことにした。交配用のマウス購入とマイクロアレイ解析に必要な消耗品、PCの購入を４月に行う。
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