| Project/Area Number |
24K21973
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐田 亜衣子 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80779059)
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| Project Period (FY) |
2024-06-28 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 表皮幹細胞 / 皮膚 / パターン形成 / シグナリング / 単一細胞RNA-seq / 幹細胞 / 不均一性 |
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| Outline of Research at the Start |
皮膚の恒常性や再生を支える表皮は、マウス尾部皮膚において規則的な“鱗”パターンを持つ。申請者は、この鱗パターンを形成する大元の細胞である表皮幹細胞に分裂不均一性が存在することを見出し、その生物学的意義について独自の研究を進めてきた。本研究では、マウス尾部皮膚のユニークな幹細胞モデルを用い、最新の単一細胞オミクス解析や三次元イメージング技術を組み合わせたアプローチによって、新規の鱗パターン形成因子の同定を目指す。本研究で得られる知見は将来的にヒト皮膚の健康と老化を制御する普遍的な発生原理の解明へと発展していくポテンシャルを秘める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
マウスの尾部皮膚には、魚の鱗のような非常に美しいパターンが存在する。これは角化状態の異なる表皮から成る構造体であり、申請者のこれまでの研究から分裂頻度の異なる表皮幹細胞集団がこの鱗パターンの形成に関わることが分かってきた。しかし、マウス尾部皮膚の鱗パターンが形成されるメカニズムは不明であった。特に、分裂頻度の異なる表皮幹細胞集団は、何千もの遺伝子群が異なる発現パターンを示すが、これらの系譜を規定する転写因子やエピゲノム状態は同定されていなかった。そこで本研究は、表皮シートを丸ごと染色・可視化するホールマウントイメージングとオミクス解析技術を組み合わせ、不均一な表皮幹細胞集団が織りなす幾何学パターンの形成過程を担う新規の制御因子の同定を目的として実施した。今年度は、シングルセルデータをもとに表皮幹細胞の不均一性を規定する転写因子候補を同定し、コンディショナルノックアウトマウスの作成を行った。さらに、上流ではたらくシグナル因子の機能解析を進め、候補となるシグナル経路としてWnt（活性）とBMP（抑制）についてin vitro、in vivoの実験により表皮幹細胞集団に与える影響を検証した。ホールマウント免疫染色と共焦点レーザー顕微鏡による三次元イメージングにより、鱗の配置やサイズに乱れが生じることを指標として因子を絞り込み、CreERマウスを用いた系譜解析によって幹細胞動態を解析した。
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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
今年度は表皮幹細胞のつくる鱗パターン形成に重要なシグナル・転写因子の候補を絞ることができ、当初の計画通りプロジェクトが進行した。
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| Strategy for Future Research Activity |
分裂頻度の異なる表皮幹細胞集団における系譜を規定する転写因子およびシグナル系の機能解析をマウスおよびヒトケラチノサイトを用いたin vitro実験により進める。さらにパターンの乱れが生じる変異体については長期的に表現型を調べ、皮膚の生理機能や再生能、ストレス応答性、表皮幹細胞の性質の変化など、同定した遺伝子の生物学的役割を解明する。
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