| 研究課題/領域番号 |
22K19289
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
箭原 康人 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (60456390)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 破骨細胞 / 遺伝子バーコード / 細胞系譜 / 細胞融合 / シングルセル解析 / DNAバーコーディング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
破骨細胞はマクロファージ・単球系細胞が融合を繰り返すことで形成される多核巨細胞である。本研究では、単一細胞RNA発現解析とDNAバーコーデイングシステムを融合することによって、細胞起源や遺伝子プロファイルの異なる破骨前駆細胞が分化・融合する過程を詳細に観察・追跡する基盤技術を創出する。性質の異なる複数の前駆細胞が融合を繰り返しながら、１つの破骨細胞を形成する過程を詳細に追跡することで、多核細胞形成ダイナミクスの基本原理の解明に挑戦する。新規に考案する多核融合細胞の細胞系譜技術は、これまでには解析が不可能であった破骨細胞の多様性構築メカニズムの解明を可能とする画期的な新手法になり得る。
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| 研究実績の概要 |
破骨細胞は、単球・マクロファージ系の前駆細胞が細胞融合を繰り返すことにより形成される多核巨細胞である。申請者は、マクロファージおよび破骨細胞の起源細胞の同定および分化制御機構の解明を目指した基礎研究を推進してきた。その過程で、破骨前駆細胞には胎児卵黄嚢、胎児肝臓、骨髄造血幹細胞を起源とする複数の細胞集団が存在することが明らかになった。本研究では、遺伝子プロファイルが異なる破骨前駆細胞が分化・融合する過程を詳細に観察・追跡する基盤技術を創出することを目的としている。まず、胎児卵黄嚢、胎児肝臓、骨髄造血幹細胞を起源とする3種類の破骨前駆細胞を区別する遺伝子発現マーカーを同定した。その発現マーカーと3種類の組み換え酵素（Cre, Dre, phiC31o）を利用して、起源が異なる破骨細胞を独立した3種類の蛍光蛋白（Venus, mCherry, mCerulean）によって標識するマウスを樹立した。起源が異なる破骨細胞が融合することにより、複雑な蛍光輝度を示す破骨細胞が誕生し、その融合現象を明らかにした。さらに、それぞれの蛍光蛋白の遺伝子配列を認識可能なRNAプローブを作成し、In situ hybridization（ISH）法を用いてVenusおよびmCherryのRNA分子を検出することで、一つの破骨細胞毎の起源を同定することを試みた。さらに、細胞を区別する分子バーコード配列、gRNA、Cas9蛋白を破骨前駆細胞特異的に発現するマウスを樹立し、タモキシフェン投与によって遺伝子バーコードに変異を導入することを試みた。この変異は娘細胞へと伝達されるため、破骨前駆細胞の遺伝子バーコードに刻まれた傷をもとに細胞系譜を解析することが可能となる。本研究成果として、一つの成熟破骨細胞を構成する前駆細胞の多様性や細胞融合の規則性を網羅的に解析する新技術の創出に貢献した。
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