脊髄再生における二胚葉性幹細胞の出現と役割の解析

• 研究課題/領域番号: 20K06658
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 関西医科大学
• 研究代表者: 林 真一 関西医科大学, 医学部, 講師 (80599572)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 脊髄再生 / 有尾両生類 / 神経新生 / 再生遺伝子 / 神経再生 / 二胚葉性幹細胞 / 再生メカニズム / ゲノム編集

研究開始時の研究の概要

本研究では有尾両生類の脊髄再生過程で脱分化によって神経と中胚葉を産む二胚葉性幹細胞が出現する制御機構を明らかにすることで脊髄再生の中心的メカニズムを明らかにする。また脊髄の再生ができないマウス・ラットにおいて、有尾両生類の脊髄再生メカニズムを再現することで脊髄再生メカニズムの実証を目指す。有尾両生類脊髄における二胚葉性幹細胞への脱分化制御機構を明らかにすることで、各種の細胞がどのように位置を認識しているか、辿ってきた細胞系譜を如何に記憶しているかといった未だに明らかになっていない再生制御機構の解明に繋がるだけではなく、我々ヒトの脊髄損傷再生へ向けて大きな知見が得られる。

研究成果の概要

イモリの脊髄再生において発現が上昇する遺伝子を見つけるためにトランスクリプトーム解析を行った。その結果、低下する遺伝子群に比較して、増加する遺伝子群が多く、脊髄再生過程にの遺伝子発現が活発になっていることが示された。
脊髄再生において5倍以上増加する遺伝子が30個見つかり、それら遺伝子群の内、およそ1/3が哺乳類と共通の遺伝子群、1/3が魚類と両生類の再生能力が高い脊椎動物と共通の遺伝子群、残り1/3が未知の遺伝子であった。それら機能未知の遺伝子は他の脊椎動物種が持つ遺伝子とは相同性が見られず、イモリ固有の遺伝子であると考えられ、脊髄再生における幹細胞制御との関与が示唆される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、日本では10-20万人の人が脊髄損傷によって苦しめられており、毎年4000-5000人の患者が増え続けていると見積もられているが、最新の医療においても未だ有効な解決策が見出されていない。有尾両生類であるイモリは脊髄を含め、各種の器官、臓器の完全再生能力を有している。そのため、イモリの完全再生能力を解明することで、我々、ヒトの脊髄を再生させるために不足している要素、あるいは妨げている要因を見出すことができると考えられる。本研究により発見した脊髄再生時におけるこう発現遺伝子にはイモリ固有とみられる遺伝子が見つかった。イモリの再生原理の一端を担い、ヒトの脊髄再生に繋がることが期待される。