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鳥類内耳有毛細胞再生初期過程の解明:哺乳類における有毛細胞再生効率化への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20K09708
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56050:耳鼻咽喉科学関連
研究機関京都大学

研究代表者

中川 隆之  京都大学, 医学研究科, 研究員 (50335270)

研究分担者 飯田 慶  近畿大学, 理工学部, 講師 (00387961)
喜多 知子 (嶋知子)  京都大学, 医学研究科, 特定講師 (20362519)
西村 幸司  滋賀県立総合病院(臨床研究センター), その他部局等, 嘱託研究員 (20405765)
大西 弘恵  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (50397634)
山本 典生  京都大学, 医学研究科, 准教授 (70378644)
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
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード感音難聴 / 有毛細胞 / 再生 / 分化転換 / 鳥類
研究開始時の研究の概要

哺乳類とは異なり、鳥類の聴覚器官である基底乳頭では、有毛細胞再生が自発的に誘導され、聴覚機能も再生される。鳥類とは異なり、哺乳類では有効性が期待できるレベルの聴覚機能再生は報告されていない。近年、鶏に関する遺伝子情報が充実し、網羅的遺伝子解析手法を用いて、これまで困難であった鳥類における有毛細胞再生に関連する遺伝子およびシグナルの詳細な分子生物学的解析が可能となった。鳥類における旺盛な有毛細胞再生機構を哺乳類における有毛細胞再生活性化に応用し、哺乳類蝸牛における有毛細胞再生効率を向上させ、新しい感音難聴治療薬開発につなげる。

研究成果の概要

哺乳類蝸牛有毛細胞は、一旦喪失すると再生せず、感音難聴は恒久的となる。一方、鳥類では、有毛細胞が再生し、聴覚機能が回復する。本研究では、鳥類での有毛細胞再生過程を分子生物学的に解明し、哺乳類での有毛細胞再生誘導に応用することを目的とした研究を実施した。鶏聴覚感覚上皮器官培養を用いた網羅的遺伝子解析から、再生初期過程にIFN/JAK/STAT経路およびTGF beta情報伝達系が関与することが示され、一旦支持細胞が前駆細胞に脱分化することが示された。エピゲノム解析により、鶏有毛細胞再生過程におけるATOH1遺伝子発現制御に関連する特異的なエンハンサー領域を同定することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

鳥類聴覚感覚上皮における有毛細胞再生に関する網羅的な遺伝子解析、特に単一細胞レベルでの解析報告は、きわめて限られており、非常に価値のあるデータリソースを獲得することができた。本研究課題で得られた知見の一部は、米国の他の研究グループの異なる実験モデルでも確認されており、信頼性の高い解析データが得られたと考える。哺乳類蝸牛での応用実験を行うためには、追加解析が必要であるが、マウス蝸牛での発生や再生誘導モデルでの解析データリソースと比較検討を進めることにより、哺乳類蝸牛有毛細胞再生に向けた新たな戦略が見いだされることが期待されるデータを獲得することができた。

報告書

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

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Future Pharmacotherapy for Sensorineural Hearing Loss by Protection and Regeneration of Auditory Hair Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Mami、Nakagawa Takayuki
    • 雑誌名

      Pharmaceutics

      巻: 15 号: 3 ページ: 777-777

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics15030777

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stepwise fate conversion of supporting cells to sensory hair cells in the chick auditory epithelium2023

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Mami、Yamamoto Ryosuke、Kita Tomoko、Ohnishi Hiroe、Yamamoto Norio、Okano Takayuki、Omori Koichi、Nakagawa Takayuki
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 26 号: 2 ページ: 106046-106046

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106046

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuroprotective role of insulin-like growth factor 1 in auditory and other nervous systems2022

    • 著者名/発表者名
      Yamahara K, Yamamoto N, Kuwata F, Nakagawa T.
    • 雑誌名

      Histol Histopathol

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Initiation of Supporting Cell Activation for Hair Cell Regeneration in the Avian Auditory Epithelium: An Explant Culture Model2020

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Mami、Kita Tomoko、Yamamoto Ryosuke、Yamamoto Norio、Okano Takayuki、Omori Koichi、Sakamoto Satoko、Nakagawa Takayuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Cellular Neuroscience

      巻: 14 ページ: 583994-583994

    • DOI

      10.3389/fncel.2020.583994

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] EDNRB2:支持細胞から有毛細胞への再生過程における前駆細胞マーカー分子としての役割の探索2023

    • 著者名/発表者名
      松永麻美、竹内万理恵、中川隆之、大森孝一
    • 学会等名
      第33回日本耳科学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 鳥類蝸牛における幹細胞集団の探索と有毛細胞再生過程における役割2023

    • 著者名/発表者名
      竹内万理恵、松永麻美、中川隆之、大森孝一
    • 学会等名
      第33回日本耳科学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Discovering a stem cell pool in the chick auditory epithelium and its role in hair cell regeneration2023

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Nakagawa, Marie Takeuchi, Mami Matsunaga, Ryosuke Yamamoto, Tomoko Kita, Koichi Omori
    • 学会等名
      58th Inner Ear Biology Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EDNRB2: a marker gene for the intermediate cells during supporting cell-to-hair cell conversion in chick basilar papillae2023

    • 著者名/発表者名
      Mami Matsunaga, Ryosuke Yamamoto, Marie Tekeuchi, Tomoko Kita, Hiroe Ohnishi, Norio Yamamoto, Takayuki Okano, Koichi Omori, Takayuki Nakagawa
    • 学会等名
      58th Inner Ear Biology Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Progenitor Cell Pools in The Chick Auditory Epithelium and Their Response to Hair Cell Loss2023

    • 著者名/発表者名
      Marie Takeuchi, Mami Matsunaga, Ryosuke Yamamoto, Tomoko Kita, Koichi Omori, Takayuki Nakagawa
    • 学会等名
      47th Annual Midwinter Meeting of Association for Research in Otolaryngology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鳥類蝸牛有毛細胞再生モデルの単一細胞遺伝子発現解析1:支持細胞分化転換過程における遺伝子発現変化2022

    • 著者名/発表者名
      中川 隆之、松永 麻美、山本 典生、大森 孝一
    • 学会等名
      第32回日本耳科学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 鳥類蝸牛有毛細胞再生モデルの単一細胞遺伝子発現解析2:擬似的時間変動解析による細胞運命決定機構解析2022

    • 著者名/発表者名
      松永 麻美、中川 隆之、山本 典生、大森 孝一
    • 学会等名
      第32回日本耳科学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Ebf1 Suppresses the Proliferation of the Cochlear Prosensory Domain and Forms the Scala Tympani and Spiral Limbus during the Development of the Inner Ear2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kagoshima, Hiroe Ohnishi, Takayuki Nakagawa, Koichi Omori, Norio Yamamoto
    • 学会等名
      46th Annual MidWinter Meeting of Association for Research in Otolaryngology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-resolution transcriptional analysis of avian auditory epithelia in an explant culture model for hair cell regeneration2022

    • 著者名/発表者名
      Mami Matsunaga, Tomoko Kita, Ryosuke Yamamoto, Norio Yamamoto, Takayuki Okano, Koichi Omori, Takayuki Nakagawa
    • 学会等名
      45th Annual MidWinter Meeting of Association for Research in Otolaryngology
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鳥類蝸牛有毛細胞再生初期過程の発現変動遺伝子群におけるプロモータ領域のモチーフ解析2021

    • 著者名/発表者名
      松永 麻美、喜多 知子、山本 亮介、岡野 高之、山本 典生、大森 孝一、中川 隆之
    • 学会等名
      第31回日本耳科学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 内耳再生研究はどこまできたのか: 30年間の 潮流の変化2020

    • 著者名/発表者名
      中川隆之
    • 学会等名
      第30回日本耳科学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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