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上皮幹細胞コンパートメントを規定する分子機構と生物学的意義の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03266
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関九州大学 (2023)
熊本大学 (2020-2022)

研究代表者

佐田 亜衣子  九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (80779059)

研究分担者 泉 健次  新潟大学, 医歯学系, 教授 (80242436)
柳沢 裕美  筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 教授 (40746301)
水野 秀信  熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (00567159)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード表皮幹細胞 / 幹細胞不均一性 / 細胞外環境 / 三次元培養 / 皮膚老化 / 細胞外マトリクス / 領域化 / 力学的環境 / ニッチ / 皮膚再生 / 遺伝子改変マウス / 生体イメージング
研究開始時の研究の概要

本研究では、皮膚などの上皮組織に存在する不均一な幹細胞集団の領域化に着目し、制御メカニズムを組織―細胞―分子レベルで解明する。
見る:表皮幹細胞が最初に領域化するプロセスを生体イメージングにより可視化し、領域化形成の時空間的な動態を明らかにする。
作る:in vitroにおいて、領域化された幹細胞局在や挙動のパターンを再構築するため、組織の凹凸構造=力学的環境を模倣したマイクロパターンゲル培養を確立する。
乱す:表皮幹細胞の領域化を規定する遺伝子候補を欠損または過剰発現させ、領域化の乱れが幹細胞や組織の機能不全を引き起こすかを調べることで、幹細胞が領域化していることの機能的重要性を理解する。

研究成果の概要

皮膚の上皮組織は高度に区画化されており、毛包間表皮、毛包、皮脂腺を生み出す幹細胞が、異なる領域で固有の機能を果たしている。さらに我々は、均一だと考えられてきた表皮基底層の中に、分裂頻度の異なる2種類の独立した幹細胞集団が、規則的なパターンを持って、領域特異的に局在することを明らかにしてきた。しかし、なぜ異なる幹細胞集団が上皮組織の中で領域化しているのか、その意義や形成過程、制御機構は不明であった。本研究では、表皮幹細胞の領域化のin vitro再構築およびin vivoにおける制御因子の同定に取り組み、表皮幹細胞制御における細胞外環境の重要性を提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでに幹細胞不均一性をin vitroで再構築することは技術的に困難であったが、今回凹凸を保持した足場を用いた新しい三次元培養系の確立に成功した。さらに、表皮幹細胞の領域化が加齢と共に乱れることを見出し、その制御因子としてfibulin-7を介した幹細胞の微小環境制御の重要性を提唱した。本研究で得られた知見は、将来的に、表皮幹細胞の不均一性や領域化が破綻する皮膚の老化や炎症性皮膚疾患の理解と克服につながる可能性があり、基礎・応用の両面において意義が大きい。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 5件、 招待講演 14件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] The extracellular matrix fibulin 7 maintains epidermal stem cell heterogeneity during skin aging2022

    • 著者名/発表者名
      Raja Erna、Changarathil Gopakumar、Oinam Lalhaba、Tsunezumi Jun、Ngo Yen Xuan、Ishii Ryutaro、Sasaki Takako、Imanaka‐Yoshida Kyoko、Yanagisawa Hiromi、Sada Aiko
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 23 号: 12

    • DOI

      10.15252/embr.202255478

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The extracellular matrix fibulin 7 maintains epidermal stem cell heterogeneity during skin aging2022

    • 著者名/発表者名
      Raja Erna、Changarathil Gopakumar、Oinam Lalhaba、Ngo Yen Xuan、Tsunezumi Jun、Ishii Ryutaro、Sasaki Takako、Imanaka-Yoshida Kyoko、Yanagisawa Hiromi、Sada Aiko
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: N/A

    • DOI

      10.1101/2022.02.28.482241

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Isolation and Culture of Primary Oral Keratinocytes from the Adult Mouse Palate2021

    • 著者名/発表者名
      Xuan Ngo Yen、Haga Kenta、Suzuki Ayako、Kato Hiroko、Yanagisawa Hiromi、Izumi Kenji、Sada Aiko
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 175 号: 175

    • DOI

      10.3791/62820

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Defining compartmentalized stem cell populations with distinct cell division dynamics in the ocular surface epithelium2020

    • 著者名/発表者名
      Ishii Ryutaro、Yanagisawa Hiromi、Sada Aiko
    • 雑誌名

      Development

      巻: 147 号: 24

    • DOI

      10.1242/dev.197590

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Stem cell division dynamics underlying skin regeneration and aging2023

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      International Symposium on Skin Stem Cell Dynamics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 皮膚老化に伴う表皮幹細胞アイデンティティ変化:幹細胞微小環境に着眼して2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第75回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Stem cell dynamics underlying skin regeneration and resilience2023

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      2023 ISRB Inaugural meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 皮膚再生へ向けた基盤研究:上皮幹細胞システムの理解と再構築2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第12回細胞再生医療研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ステムセルバイオロジーの視点から紐解く皮膚老化と再生2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第44回日本基礎老化学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞外マトリックスと皮膚老化:fibulinファミリータンパク質に着眼して、第46回日本分子生物学会年会、神戸、2023年11月28日(国内)2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Unraveling Stem Cell Heterogeneity in Skin Inflammation and Aging2023

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      Women and Future in Science seminar
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stem cell heterogeneity underlying skin robustness and their impairment during aging2023

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      日本発生生物学会第56回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 細胞外環境制御から紐解く表皮幹細胞老化メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      日本生理学会第100回記念大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 幹細胞ー微小環境を介した皮膚再生・老化の仕組み2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      Cross-disciplinary Conference 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分裂不均一性から考える幹細胞システム:皮膚再生と老化の理解へ向けて2023

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第10回皮膚の会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 表皮幹細胞集団バランスから理解する皮膚再生と老化2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      埼玉県立春日部高校SSH事業
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表皮幹細胞集団バランスから理解する皮膚再生と老化2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      北海道皮膚科特別講演
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞の分裂頻度に着眼した皮膚幹細胞老化メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第1回GDN多分野交流セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 表皮幹細胞の分裂不均一性から紐解く皮膚再生と老化2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第86回日本皮膚科学会東部支部学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞外マトリクスfibulin-7は、皮膚老化において表皮幹細胞の不均一性維持にはたらく2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第54回日本結合組織学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Loss of matrix integrity underlies age-dependent impairment of epidermal stem cell heterogeneity2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      日本発生生物学会第55回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Unraveling the mechanisms of skin regeneration and aging: from the perspective of stem cell proliferative heterogeneity2022

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      3rd SFBD-JSDB conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The extracellular matrix fibulin-7 maintains epidermal stem cell population balance during skin aging2022

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      日本研究皮膚科学会 第 47 回年次学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 表皮幹細胞の分裂不均一性から紐解く皮膚再生と老化2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ステムセルダイナミクスから紐解く皮膚再生と老化2022

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第2回反分野的生物医療学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Elucidating the cellular and molecular mechanisms of epidermal stem cell aging2021

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      ISSCR/JSRM 2021 Tokyo International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞外微小環境を介した皮膚幹細胞老化制御2021

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Stem cell dynamics in skin regeneration and aging2021

    • 著者名/発表者名
      Aiko Sada
    • 学会等名
      The 18th Stem Cell Research Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞外マトリクスから紐解く皮膚幹細胞制御メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      細胞外マトリクスから紐解く皮膚幹細胞制御メカニズム
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 角結膜上皮における幹細胞ダイナミクス解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 皮膚再生・老化を担う幹細胞ダイナミクス:老化制御や再生医療の新たなステージに向けて2021

    • 著者名/発表者名
      佐田亜衣子
    • 学会等名
      日本皮膚科学会第231回熊本地方会スポンサードセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Defining stem cell dynamics in the mouse ocular surface epithelium2020

    • 著者名/発表者名
      3.Ryutaro Ishii
    • 学会等名
      ISSCR 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 表皮幹細胞を老化から守る仕組みの解明 ~皮膚の抗老化因子として細胞外マトリクスに期待~

    • URL

      https://www.kumamoto-u.ac.jp/whatsnew/seimei-sentankenkyu/20221024-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 成体マウス初代口蓋上皮細胞(ケラチノサイト)の単離と培養

    • URL

      https://www.usaco.co.jp/article/detail.html?itemid=1568&dispmid=610

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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