初期心臓形成における組織張力の役割の解析

• 研究課題/領域番号: 22K06248
• 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: 立教大学
• 研究代表者: 森田 仁 立教大学, 理学部, 助教 (20767701)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2023年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2026年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 形態形成 / 細胞移動 / 組織張力

研究開始時の研究の概要

脊椎動物の心臓は個体が発生するごく初期に形成される器官であり、心臓の正常な形成は、その後の発生の進行および成体の維持において不可欠である。本研究では、心臓のもとになる細胞（心臓前駆細胞）が体の中心線部分に移動して集まる時の移動メカニズムについて、これまで調べられてこなかった周辺組織の物理的性質の重要性に焦点を当てた解析を行う。具体的には、実験操作によって個体内の物理的環境や組織の物理的性質を変化させた上で、心臓前駆細胞の移動を生きたままの状態で観察・解析する。本研究によって心臓形成における組織の物理的性質（特に組織張力）の重要性が明らかになることが期待される。

研究実績の概要

本研究では、脊椎動物の初期発生における器官形成での細胞運動制御メカニズムを明らかにするため、ゼブラフィッシュの心臓形成時に心臓の元となる細胞（心臓前駆細胞）が体の中心軸に移動する仕組みについて解析を行った。
2023年度には、心臓前駆細胞が移動する時の組織の硬さを変化させた場合の細胞移動への影響を検証した。組織の硬さを変化させる方法として、ミオシンII阻害剤であるblebbistatinを用いた。まず、blebbistatin処理によって心臓前駆細胞の移動が阻害されることを確認し、その上で中心軸の組織間隙を広げる実験操作を加えると、blebbistatin処理下であっても心臓前駆細胞が中心軸に到達できることを見出した。このことは心臓前駆細胞とその周囲の組織の硬さと、それらによって形成される物理的環境が、前駆細胞の移動に重要であることを示唆している。また、心臓前駆細胞の移動に異常がある変異体胚に対して、組織間隙を広げる実験操作を行った上で共焦点顕微鏡によるライブイメージングを行い、変異体胚の心臓前駆細胞自体が中心軸に移動する能力を持っていることを確認した。このことから、前駆細胞自体が移動しようとしても周囲の物理的環境が適切な状態でないと、中心軸に向かって移動できないということが考えられた。
本研究では補助事業期間全体を通じて、組織間の物理的構造を変化させる実験手法を確立し、心臓前駆細胞の移動異常に対してその手法を適用することで、心臓前駆細胞の移動に対して組織の物理的特性（硬さ）が重要な役割を果たしていることを明らかにしてきた。この前駆細胞移動については、これまで細胞・組織の物理的特性の重要性は提唱されていなかったため、本研究の成果が前駆細胞の移動メカニズムの解明に貢献することが期待される。