| 研究課題/領域番号 |
21K06183
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
道上 達男 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10282724)
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| 研究分担者 |
山元 孝佳 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (70724699)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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)
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| キーワード | 外胚葉パターニング / アフリカツメガエル / 物理的な力 / プラコード / 細胞張力 / ツメガエル / 力 / 予定プラコード / ヒトiPS細胞 / 胚パターニング / 細胞内シグナル伝達 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
胚発生において、神経・表皮をはじめとする外胚葉パターンの形成には細胞内シグナル伝達経路が重要な役割を果たしている。同時に、細胞には様々な物理的な力がかかっており、両者の関係が強く示唆される。本研究では、これら三者間の因果関係の有無を直接調べるとともに領域特異的な力の発生の根拠を探ることで、どのような分子機構で細胞張力がシグナル経路を制御し、胚パターンを規定するのかを明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本課題では外胚葉パターニングへの力の関与とその分子機構解明を目的とした。①外胚葉片への伸展刺激、原腸胚への遠心刺激、異所的な頂端収縮誘導により、いずれも神経堤マーカーの発現が上昇し、逆にミオシン阻害や膜スクランブラーゼ注入で細胞張力を緩和するとその発現が減少した。以上の結果は、力の神経堤形成への関与を示唆する。更に、力の付与でWnt・BMPシグナルが亢進することも明らかにした。②外胚葉各領域の剛性を吸引度測定、AFM解析により調べ、正中線付近は側方に比べて弾性率が高いことを見いだした。③ヒトiPS細胞からの神経分化系では、張力付与がプラコード遺伝子の発現を亢進することを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで詳細が明らかではなかった、初期胚の外胚葉パターニングに力が関与すること、またその根拠の一つして外胚葉におけるWnt・BMPシグナルが力依存的に活性化することを示した点は、学術的な意義が非常に大きい。また、胚にかかる力が外胚葉の領域ごとに異なる理由として外胚葉領域の剛性に着目し、一連の解析から実際に胚の正中線と側方部で剛性が異なることを示したことは、パターニングに関与する力がどのように発生するかを解く手がかりとなる。ヒトiPS細胞の結果も併せ、本課題で得られた成果は、将来ヒト幹細胞から個体構築を目指す上で、基盤となる情報を与えることになるだろう。
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