| 研究課題/領域番号 |
22K09781
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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56060:眼科学関連
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| 研究機関 | 沖縄科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
竹内 悠記 沖縄科学技術大学院大学, 神経発生ユニット, スタッフサイエンティスト (00754904)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 水晶体 / ゼブラフィッシュ / FGF |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水晶体は上皮細胞と線維細胞から成り、水晶体前方に位置する上皮細胞は増殖を繰りかえしながら水晶体後方へと移動し、水晶体赤道面において線維細胞への分化を開始する。この赤道特異的線維細胞分化は、眼球内前後軸に沿って形成された線維芽細胞増殖因子(FGF)の濃度勾配によって規定されると考えらえているが、生体における実証は不十分であることに加え、実際に機能するFGFリガンド分子種は不明な点が多い。本研究はゼブラフィッシュ水晶体上皮細胞が線維細胞分化にいたるまでの多段階の動態を制御するFGFリガンドを特定し、多種のFGFリガンドが水晶体緯度依存的な細胞挙動の空間制御機構を明らかにすることを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
水晶体発達は、網膜から分泌される線維芽細胞増殖因子(FGF)によって制御されると考えられているが、水晶体発生に重要なリガンド種の特定には至っていない。本研究では、ゼブラフィッシュの水晶体をモデルに水晶体発生を制御するFGFのリガンド種および機能の解明を目的とした。
本研究ではまず、ゼブラフィッシュ胚をFGFシグナル伝達阻害剤（SU5402）処理することで、水晶体発生過程におけるFGFの作用点と機能について調べた。その結果、水晶体板の形成開始から水晶体原基が完成するまでの発生初期段階において、FGFは水晶体原基細胞の増殖を制御する一方、水晶体の基本構造完成以降の発生後期では水晶体線維細胞への分化を制御することが示唆された。
続いて、水晶体発生に重要なFGFリガンド種を特定するために、23種のゼブラフィッシュFgf遺伝子発現プロファイリングを行った結果、Fgf3が水晶体発生初期において水晶体板直下の網膜細胞において発現していた。また、水晶体発生後期において水晶体赤道面に隣接する網膜神経節細胞においてFgf8aの発現が認められた。
Morpholino antisense oligoによるFgf3およびFgf8aのノックダウンを行ったところ、Fgf3 morphantでは水晶体発生初期において水晶体板から水晶体原基の細胞増殖率の低下と細胞死の増加が観察された。一方、Fgf8a morphantでは、水晶体発生後期において赤道特異的な線維細胞分化が抑制されることが観察された。以上の結果から、Fgf3およびFgf8aが水晶体発生の異なるタイミングで増殖と線維細胞分化を制御することが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
水晶体発生を制御するFGFリガンド種を特定に成功し、2種のFGFが発生過程の異なるタイミングで異なる機能を発現することが明らかとなった。本研究の主要な目的は、初年度においておおむね達成されたことから、研究は順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
ゼブラフィッシュの水晶体発生過程において、Fgf3およびFgf8aが発生の異なるタイミングで異なる機能を示すことが明らかとなった。今後の研究では、ノックダウン胚で観察された表現型の再現性をFgf3およびFgf8a変異体において観察することで、より確かな機能性の証拠を取得することを目指す。
続いて、2種のFGFリガンドが異なる機能性を示すメカニズムを追求するために、水晶体発生初期および後期において水晶体細胞に発現するFGF受容体の分子種を明らかにし、リガンドと受容体の組み合わせの特定を試みる。また、Fgf3およびFgf8a ノックアウト胚におけるFGFシグナル伝達下流因子の挙動について調べることで、異なる機能をもたらすメカニズムを追求する。
加えて、網膜から分泌されるこれらのFGFリガンド2種が水晶体に到達する証拠を得るために、蛍光タンパク質で標識したFGF3およびFGF8aを眼包および網膜神経節細胞特異的なプロモーターを用いて発現させるトランスジェニック系統を作成し、リガンドの分泌後の拡散性、水晶体上での凝集性を観察することで、Fgf3およびFgf8aが水晶体細胞の振る舞いを制御する仕組みについて検討する。
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