マナマコ体腔細胞が形成する微小環境の特性解析

• 研究課題/領域番号: 22K14949
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分40040:水圏生命科学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 田口 瑞姫 慶應義塾大学, 文学部(日吉), 助教 (20880462)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 棘皮動物ナマコ / 幹細胞ニッチ / 未分化様細胞 / 凝集塊 / 組織学的解析 / マナマコ / 棘皮動物 / 微小環境 / 体腔細胞 / 棘皮動物マナマコ / 組織修復・再生 / 免疫細胞 / 腸排出

研究開始時の研究の概要

棘皮動物マナマコの免疫細胞である体腔細胞は、組織損傷時に凝集塊を形成して創傷を被覆する。この凝集塊は哺乳類の組織幹細胞ニッチと類似する特徴を示すことから、マナマコ免疫細胞の凝集塊が組織修復・再生を促す微小環境として機能しているのではないかという仮説を立てた。本研究では、腸を被覆した凝集塊における各種体腔細胞の分布および凝集塊特異的な遺伝子の発現パターンから損傷組織を被覆した凝集塊が組織再生を促すニッチとして機能しうる特性を備えているかを検証する。

研究実績の概要

マナマコの体腔細胞は、棘皮動物の中でも特に凝集能に優れており、何らかの刺激を受けるとすみやかに凝集して巨大な凝集塊を形成する。研究代表者の先行研究により、凝集塊は腸排出したマナマコの体内に残存した腸切断面を被覆すること、また、凝集塊の内部構造は組織幹細胞の維持・分化を制御する幹細胞微小環境（ニッチ）の構造と非常に類似した網目状のネットワーク構造を示すことが明らかになった。本研究は、損傷組織を被覆した凝集塊における各種体腔細胞の分布および凝集塊特異的な遺伝子発現パターンを調べ、凝集塊が組織幹細胞ニッチ様の特徴を示すのかを明らかにすることを目的としている。
昨年度購入したナマコは寄生虫に感染しておりトランスクリプトーム解析に用いることができなかったため、各組織をサンプリングし、発現解析に用いる組織切片を作製する手法を確立した。各組織を4%パラホルムアルデヒド（PFA）含有海水で固定し、組織切片を作製したところ、ホルマリンを用いて固定した先行研究の切片と比較して、組織の変形が少ない標本を作製できることが示された。
今冬新たに購入したナマコの体腔細胞を採取し、トランスクリプトーム解析に用いる未分化様細胞の分離を試みた。フローサイトメーターの前方散乱光シグナルおよび側方散乱光シグナルにより、体腔細胞は大きく3群に分離されることが示され、核-細胞質比の大きい未分化様細胞の特徴を示す細胞がそのうちの1群を成すことが明らかになった。以上、トランスクリプトーム解析、その後の組織学的解析の基盤が整った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

以前購入したナマコが寄生虫に感染していたことで、トランスクリプトーム解析用のサンプル調製が遅れたことによる。しかし、今冬購入したナマコを用いて、サンプル調製に着手しているため、今年度前半にはトランスクリプトーム解析が完了する予定である。その後はすみやかに組織学的解析および遺伝子発現解析に移行する。

今後の研究の推進方策

当初の予定通り、体腔細胞の凝集塊およびフローサイトメーターを用いて未分化様細胞を単離し、RNA抽出を行う。RNAシーケンスは外注し、マッピング以降の解析は研究代表者が行う予定である。RNA-seqデータ取得後は凝集塊および各細胞群特異的に発現する遺伝子を抽出し、機能アノテーションを探索する。また、タンパク質-タンパク質相互作用ネットワークを探索し、ネットワークのハブタンパク質を抽出する。以上の解析から凝集塊および未分化様細胞を特徴づける候補分子を得る。候補分子から各種体腔細胞のマーカー分子を探索し、組織学的解析により凝集塊における未分化様細胞の3次元分布を解析する。