2023 Fiscal Year Annual Research Report

輪状軟骨の ”形” は誰がつくるのか？

Publicly Offered Research

Project Area	Material properties determine body shapes and their constructions
Project/Area Number	21H05784
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	古川可奈大阪大学, エマージングサイエンスデザインR3センター, 特任助教(常勤) (70807461)
Project Period (FY)	2021-09-10 – 2024-03-31
Keywords	気管軟骨 / パターン形成 / 気管
Outline of Annual Research Achievements	気管は我々がどんな動きをしても管腔構造が潰れることが無い。この管腔構造維持メカニズムは、肺への唯一の空気の通り道を維持し、生命維持を行う重要なものである。気管の管腔構造を維持するために気管には気管軟骨が一定間隔の“パターン”を持って存在する。しかし、気管軟骨の“パターン”形成メカニズムはおろか“形”を生むメカニズムも、不明な点が多い。そこで、本研究は、気管軟骨の“パターン”と“形”が何によって形成されるのかを明らかにすることを目的とした。令和5年度は、これまでの“形”を生むメカニズムの解析に加え、発生期における気管組織の形態変化に着目し“パターン”が生じるメカニズム解明を試みた。マウスを用いてマウス胎児の気管組織を解析したところ、発生期のとあるステージにだけ上皮細胞層の形態変化が生じることがわかり、この形態変化が一定間隔で軟骨細胞のもとである間充織細胞の凝集を生じさせる要因である可能性があると考えた。そこでまず、この上皮細胞層の形態変化が何によって生じるのか、生化学的解析と力学モデルを用いたシミュレーションを組み合わせることで解析を進めた。結果、上皮細胞と間充織細胞の増殖の差や、気管長の差、各細胞層の厚みや硬さの差により、上皮細胞層に形態変化が生じる可能性を示唆するシミュレーション結果を得ることが出来た。また、上皮細胞層の形態変化を模したデバイスを用いて、マウスES細胞の分化誘導を行った。結果、軟骨細胞のマーカー遺伝子であるSox9陽性の気管間充織細胞が一定間隔のパターンを持って凝集を生じることが明らかとなった。本研究の結果から、気管軟骨の“パターン”は上皮細胞層の形態変化が起点となり生じる可能性を示唆することが出来た。
Research Progress Status	令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和5年度が最終年度であるため、記入しない。