神経幹細胞を用いた新たな蝸牛有毛細胞再生誘導遺伝子の同定

• 研究課題/領域番号: 22K16922
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56050:耳鼻咽喉科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 岡本 志央 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (10838139)
• 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: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 蝸牛有毛細胞再生 / 神経幹細胞 / 支持細胞

研究開始時の研究の概要

哺乳類において聴覚は内耳の中にある蝸牛の有毛細胞で感知されている。しかし、有毛細胞は一旦障害を受け、失われると再生しないため、これにより生じる感音難聴には根本的治療が存在しない。補聴器や人工内耳により一定の効果は得られるが、これらのデバイスのみでは、ヒトが本来有する高感度な聴覚受容を再獲得することは不可能である。
近年、成体哺乳類の蝸牛有毛細胞再生を試みる研究が進められてきたが、未だ充分な意思疎通が可能となる聴力を再獲得する手法は未解明である。そこで本研究課題では、これまでの研究とは異なる視点から、神経幹細胞を用いて新たな有毛細胞再生を誘導する遺伝子を探索する試みを提案する。

研究実績の概要

私たちが日常的に享受している複雑な音の聴こえ方は、聴覚伝導路を構成する様々な細胞の機能統合により可能となっている。中でも、聴覚器官である蝸牛に存在する有毛細胞は、音の振動を電気信号へと変換し、その信号を神経へと伝達する働きをもち、精緻な聴覚の受容を可能にしている。しかし成体哺乳類において有毛細胞が障害を受けると、その機能は自発的には回復せず、聴覚障害は恒久的なものとなる。これまでに、成体哺乳類の有毛細胞を再生させる手法が試みられてきたが、いずれも、再生効率は非常に低く、喪失した聴覚を意思疎通が可能なレベルに回復させる手法は未解明である。その理由として、従来の研究においては、有毛細胞再生を誘導しうる遺伝子の候補として、発生期に有毛細胞分化を誘導する遺伝子や、成体蝸牛において再生有毛細胞の前駆細胞と考えられている支持細胞のトランスクリプトーム解析により同定された遺伝子が着目されてきたが、充分な再生効率を可能にする遺伝子が同定されていないことが挙げられる。
そこで本研究では、神経幹細胞に発現する遺伝子に着目することにした。蝸牛の大部分は耳胞に由来するが、一部は中枢神経系の原基である神経管に由来することが知られている。以前、我々の研究チームは、胎仔および成体マウスの脳に高発現する遺伝子のトランスクリプトーム解析を行い、培養神経幹細胞、成体マウス脳に、前者を強制発現、後者をノックダウンすることにより、成体マウスの海馬において、効率よく神経再生を誘導する遺伝子の組み合わせを同定した。そこで本研究では、時期特異的に、支持細胞に神経再生を誘導する遺伝子の組み合わせを発現させるトランスジェニックマウスを作製し、支持細胞の増殖効率を評価した。4週齢のマウスの支持細胞に上記遺伝子の組み合わせを発現させたところ、支持細胞の増殖は観察されたものの、その効率は非常に低いものであった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2022年3月の研究室移転に伴い、移転前に作製し、飼育していたトランスジェニックマウスのすべてのラインに対し、凍結胚を作製し、移転後の研究機関において、マウス凍結胚の融解、胚移植による生体マウスへの個体化を行ったため、トランスジェニックマウスを用いた実験、解析に遅れを生じた。

今後の研究の推進方策

4週齢のマウスに対する蝸牛有毛細胞障害後に、支持細胞の反応様式をライブイメージングを用いてモニタリングする。次に、有毛細胞障害後の複数の時点において、支持細胞を採取し、トランスクリプトーム解析を行うことにより、支持細胞の増殖および有毛細胞再生を誘導する遺伝子の探索を行う。