細胞分裂方向シフトによる上皮可塑性の動的制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H05004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中嶋 悠一朗 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90782152)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: 細胞分化 / 上皮間葉転換 / 細胞極性 / 細胞可塑性 / 細胞分裂方向 / 腫瘍 / 細胞分裂 / 組織恒常性

研究成果の概要

本研究では、細胞分裂方向のシフト、すなわち分裂期スピンドル方向の異常でトリガーされるEMTに注目して、分裂期スピンドル方向の異常を起点としたメカニカルシグナルやストレスシグナルの関与、さらに転写因子を介したフィードバックの仕組みがEMT形質の獲得に寄与する可能性を提示することができた。一連の結果は、細胞分裂方向のシフトで誘導されるEMTの分子細胞特性を明らかにしたものである。さらにEMT形質の上皮腫瘍との関連を示したことで、増殖性の上皮で異常なEMTを介した腫瘍化が誘導される仕組みの理解につながることが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で注目した分裂期スピンドル方向の異常で誘導されるEMTにおいては、上皮性の喪失と間葉への運命転換を遺伝子発現レベルで確認することができた。また間葉様細胞で発現がみられたEMT転写因子の発現によっても分裂方向の異常が誘導されたことから、分裂期スピンドル方向の異常を起点としたフィードバックの仕組みがEMT形質の獲得に寄与する可能性が示唆された。EMTは腫瘍の悪性化の様々な段階に関与することを考慮すると、上皮の分裂期スピンドル方向の異常が誘導する腫瘍の発生を体系的に明らかにすることは、ヒトにおける腫瘍発症機序の理解の向上につながると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Stowers Institute for Medical Research(米国)
• [国際共同研究] Stowers Institute for Medical Research(米国)
• [雑誌論文] Analysis of Epithelial Architecture and Planar Spindle Orientation in the Drosophila Wing Disc (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Yu-ichiro
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: - ページ: 51-62
  • DOI: 10.1007/7651_2020_340
  • ISBN: 9781071615690, 9781071615706
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1細胞解析とショウジョウバエモデルから切り拓く細胞多様性研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長井広樹, 中嶋悠一朗
  • 雑誌名: 月刊「細胞」 巻: 52 ページ: 53-57
• [雑誌論文] Junctional tumor suppressors interact with 14-3-3 proteins to control planar spindle alignment (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Yu-ichiro、Lee Zachary T.、McKinney Sean A.、Swanson Selene K.、Florens Laurence、Gibson Matthew C.
  • 雑誌名: Journal of Cell Biology 巻: 218 号: 6 ページ: 1824-1838
  • DOI: 10.1083/jcb.201803116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cell proliferation controls body size growth, tentacle morphogenesis, and regeneration in hydrozoan jellyfish Cladonema pacificum (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujita Sosuke、Kuranaga Erina、Nakajima Yu-ichiro
  • 雑誌名: PeerJ 巻: 7 ページ: e7579-e7579
  • DOI: 10.7717/peerj.7579
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mitotic spindle orientation in epithelial homeostasis and plasticity (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Yu-ichiro
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 164 号: 4 ページ: 277-284
  • DOI: 10.1093/jb/mvy064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Caspase-dependent non-apoptotic processes in development (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakajima Yu-ichiro、Kuranaga Erina
  • 雑誌名: Cell Death Differ. 巻: 24 号: 8 ページ: 1422-1430
  • DOI: 10.1038/cdd.2017.36
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Toward understanding mechanisms of tissue homeostasis and environmental responses (2020)
  • 著者名/発表者名: 中嶋悠一朗
  • 学会等名: Seminar at Amherst College, USA
  • 招待講演
• [学会発表] ショウジョウバエを用いた組織恒常性と病態における細胞運命ダイナミクスの理解 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中嶋悠一朗
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Pins suppresses abnormal cell-fate reprogramming during Drosophila wing regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: 石原史哉, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: International Symposium: Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
  • 国際学会
• [学会発表] Dissecting mechanisms of tumor growth and metastasis during tumor-host interactions in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: The 9th EMT International Association Meeting-Early Career Researcher Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Dissecting mechanisms of tumor growth and metastasis during tumor-host interactions in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川景太, 河井陽一, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: The 9th EMT International Association Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Tumor growth and metastasis through tumor-host interactions in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: 河井陽一, 長谷川景太, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: Tohoku University Thematic Forum for Creativity "Cancer - from Biology to Acceptance -
  • 国際学会
• [学会発表] Non-autonomous stress responses during tumor-host interactions in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: Tohoku University Thematic Forum for Creativity "Cancer - from Biology to Acceptance -
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature shift controls life cycle and morphological changes in hydrozoan jellyfish Cladonema pacificum (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗, 冨士田壮佑, 高嶋春奈, 倉永英里奈
  • 学会等名: At the roots of bilaterian complexity: insights from early emerging metazoans
  • 国際学会
• [学会発表] Non-autonomous stress responses in the host intestine function as a tumor-suppressive mechanism in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋悠一朗
  • 学会等名: Barcelona BioMed Conference Drosophila as a cancer model
• [学会発表] 組織恒常性・病態・環境応答を 細胞の振る舞いから理解する Understanding cellular logic of tissue homeosta (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋悠一朗
  • 学会等名: 第9回FRIS Hub Meeting
• [学会発表] Tissue homeostasis, diseases and environmental responses (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第 4 回 FRIS 若手研究者学際融合領域研究会
• [学会発表] ショウジョウバエ中腸における加齢によるカスパーゼ活性化と組織恒常性への影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中芳音, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Cell Fate Control during Epithelial Homeostasis, Diseases and Environmental Responses (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: THE 4th MORPHOMEOSTASIS MEETING
  • 招待講演
• [学会発表] エダアシクラゲ メデューサの再生における細胞メカニズムの解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冨士田 壮佑, 倉永 英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第二回再生学異分野融合研究会
• [学会発表] エダアシクラゲにおける触手再生メカニズムの解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 冨士田 壮佑, 倉永 英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 日本動物学会・令和元年度東北支部大会
• [学会発表] ショウジョウバエ腫瘍移植モデルにおける細胞ダイバーシティー (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川景太, 河井陽一, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御・第4回公開シンポジウム「1細胞解析と数理モデリングの融合がもたらす細胞社会ダイバーシティーの理解」
• [学会発表] ショウジョウバエ腫瘍-宿主相互作用における細胞ダイバーシティーの理解 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第19回日本蛋白質科学会年会・第71回日本細胞生物 学会大会 合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Cell fate control during epithelial homeostasis and environmental response (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: The 1st Interdisciplinary Medical Research meeting
  • 招待講演
• [学会発表] Environmental control of life cycle and morphological changes in jellyfish Cladonema pacifica (2019)
  • 著者名/発表者名: Yu-ichiro Nakajima, Sosuke Fujita, Haruna Takashima and Erina Kuranaga
  • 学会等名: Janelia Conference New Genetic Tools for Non-model Organisms
  • 国際学会
• [学会発表] ショウジョウバエ病態モデルにおける細胞ダイバーシティー変化を理解する (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 細胞ダイバース・第２回若手シンポジウム
• [学会発表] ショウジョウバエ病態モデルを用いた細胞ダイバーシティーの理解 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御・第2回公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Environmental control of life cycle in jellyfish Cladonema pacifica (2018)
  • 著者名/発表者名: Sosuke Fujita, Haruna Takashima, Erina Kuranaga and Yu-ichiro Nakajima
  • 学会等名: First Biennial Cnidofest: The Cnidarian Model Systems Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Pinsはショウジョウバエ翅原基の再生過程において異常な細胞運命の転換を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 石原文哉, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ショウジョウバエ腸管の生理的および病態変化における細胞ダイバーシティーの理解に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 中嶋悠一朗, 長谷川景太, 田中芳音, 倉永英里奈
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Study of body-growth and regeneration in medusa jellyfish (2018)
  • 著者名/発表者名: 冨士田壮佑, 倉永英里奈, 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 日本動物学会 第89回札幌大会
• [学会発表] Investigation for tumor-host interactions in the Drosophila tumor microenvironment (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川景太, 倉永英里奈, 中嶋悠一朗
  • 学会等名: JDRC13(日本ショウジョウバエ研究集会）
• [学会発表] Cell fate control during development, disease and environmental responses (2018)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第3回FRIS若手研究者学際融合領域研究会プログラム
• [学会発表] Environmental control of cell fate and life cycle (2018)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: The 3rd Morphomeostasis meeting
• [学会発表] Studing interactions between tumor cells and surrounding normal cells in the tumor-microenvironment using Drosophila (2018)
  • 著者名/発表者名: Keita Hasegawa, Erina Kuranaga, Yu-ichiro Nakajima
  • 学会等名: 細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御・第１回公開シンポジウム
• [学会発表] ショウジョウバエを用いた生体内がん微小環境および全身性応答の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御・第１回若手シンポジウム
• [学会発表] Abberant planar spindle orientation induces epithelial plasticity in Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Yu-ichiro Nakajima, Christopher Seidel, Matthew Gibson
  • 学会等名: 58th Annual Drosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Cell fate plasticity during homeostasis, regeneration and a life cycle (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nakajima
  • 学会等名: The 2nd Morphomeostasis meeting
• [学会発表] 自分らしいサイエンスを求めて～日本、アメリカ、また日本 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 悠一朗
  • 学会等名: 第69回 日本細胞生物学会大会 細胞生物若手の会主催 シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Cell fate change and plasticity in life cycles (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nakajima
  • 学会等名: 第2回 FRIS 若手研究者学際融合領域研究会
• [学会発表] Comparative analysis of cell proliferation in hydrozoan jelllyfish (2017)
  • 著者名/発表者名: Sosuke Fujita, Erina Kuranaga, Yu-ichiro Nakajima
  • 学会等名: 日本動物学会第88回富山大会
• [学会発表] Towards understanding epithelial homeostasis and cell fate plasticity during a life cycle (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nakajima
  • 学会等名: Seminar at Observatoire Oc_anologique de Villefranche-sur-Mer, France
  • 招待講演
• [学会発表] Tissue homeostasis and cellular plasticity in proliferating epithelia (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nakajima
  • 学会等名: Seminar at Max Planck Institute for Heart and Lung Research, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Tissue injury can induce cell-fate reprogramming in the Drosophila wing disc (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Ishihara, Erina Kuranaga, Yu-ichiro Nakajima
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017)
• [学会発表] Analysis for the interaction between tumor cells and surrounding cells in tumor microenvironment using Drosophila (2017)
  • 著者名/発表者名: Keita Hasegawa, Erina Kuranaga, Yu-ichiro Nakajima
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017)
• [備考] 中嶋悠一朗 助教『Methods in Molecular Biology』に論文掲載
  • URL: https://www.fris.tohoku.ac.jp/feature/topics/detail---id-861.html
• [備考] がん抑制因子による上皮の細胞分裂方向の制御機構を解明
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2019/06/press-20190607-YN-domestic.html
• [備考] クラゲの体の成長や触手の発生・再生には細胞増殖が必須
  • URL: https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2019/09/press20190904-01-jellyfish.html
• [備考] 中嶋悠一朗助教『The Journal of Biochemistry』に論文掲載
  • URL: https://www.fris.tohoku.ac.jp/feature/topics/detail---id-516.html
• [備考] 『Cell Death & Differentiation』に総説論文掲載
  • URL: http://www.fris.tohoku.ac.jp/feature/topics/detail---id-54.html