| 研究課題/領域番号 |
22K19306
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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44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
川上 厚志 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (00221896)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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 | 組織再生 / ゼブラフィッシュ / ヒレ / 位置情報 / エピゲノム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多細胞体には位置情報が存在すると考えられるが，発生後の組織における存在は明らかでない。私達は，移植実験によって，魚類の鰭条に長さを指令する情報が内在性に存在し，安定な細胞記憶であることを明らかにした。位置情報は，再生芽細胞の増殖を介して，形状を作ると考えられる。さらに，この安定な性質は，エピジェネティックな修飾の関与を示唆している。
本研究では，鰭条毎の位置情報の性質をさらに検証し，部域的な増殖差を生み出す機構，位置情報に従って発現が異なる制御因子，さらに，制御因子発現におけるエピジェネティックな機構の関与，さらに，エピジェネティックな細胞記憶の組織形成時における正立機構について解明する。
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| 研究実績の概要 |
多細胞体には位置情報が存在すると考えられるが，発生後の組織における存在は明らかでない。私達は，移植実験によって，魚類の鰭条に長さを指令する情報が内在性に存在し，安定な細胞記憶であることを明らかにした。初年度においては以下の研究の進捗があった。
１．鰭条毎の長さの位置情報の性質の検証：鰭条毎の位置情報は，長期に安定であることが示されていたが，再生を繰り返した場合の安定性は明らかでなかった。繰り返し再生を行わせた場合に鰭条の長さ情報が変化するかどうか検討した。その結果，長さ情報は長期かつ繰り返し再生を行った場合でもほぼ変化しないことが明らかとなった。
２．鰭条の長さ情報の組織内分布：長さの位置情報は，鰭条ごとの長さを指定することが以前の研究で示されたが，１つの鰭条の基部―先端部でどのように分布するのか明らかでなかった。そこで，鰭条の基部先端部を反転させたり，トリミングしたりなど，様々の条件での移植実験を行い，鰭条の長さ情報の組織内分布についても詳細な検討を行った。その結果，鰭条の長さ情報は基部―先端部に沿って一様に分布していることが示された。
３．位置情報に従って発現が制御される制御因子の探索：再生組織は切断面に形成される再生芽の増殖によって再形成されることから，長さの情報は再生芽の増殖を介して作用すると考えられ，鰭条毎に発現量が異なる再生芽の増殖を制御する分子シグナルであろうと考えられた。そこで，再生２日目（再生芽形成時）の長い鰭条と短い鰭条のRNAプロファイリングを行い，位置情報に従って発現が制御される制御因子の探索を進めている。予備的研究によって，Inhibin/Tgfb/Bmpの阻害分子であるFolistatin様遺伝子や，Wntリガンドの阻害分子であるDkkを増殖制御因子の候補として同定した。
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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
多細胞体における位置情報のメカニズムについて，初年度においては以下の研究の進捗があった。
１．鰭条毎の長さの位置情報の性質の検証：鰭条毎の位置情報は，長期に安定であることが示されていたが，再生を繰り返した場合の安定性は明らかでなかった。繰り返し再生を行わせた場合に鰭条の長さ情報が変化するかどうか検討した。その結果，長さ情報は長期かつ繰り返し再生を行った場合でもほぼ変化しないことが明らかとなった。
２．鰭条の長さ情報の組織内分布：長さの位置情報は，鰭条ごとの長さを指定することが以前の研究で示されたが，１つの鰭条の基部―先端部でどのように分布するのか明らかでない。そこで，鰭条の基部先端部を反転させたり，トリミングしたりなど，様々の条件での移植実験を行い，鰭条の長さ情報の組織内分布についても詳細な検討を行った。その結果，鰭条の長さ情報は基部―先端部に沿って一様に分布していることが示された。
３．位置情報に従って発現が制御される制御因子の探索：再生組織は切断面に形成される再生芽の増殖によって再形成されることから，長さの情報は再生芽の増殖を介して作用すると考えられ，鰭条毎に発現量が異なる再生芽の増殖を制御する分子シグナルであろうと考えられた。そこで，再生２日目（再生芽形成時）の長い鰭条と短い鰭条のRNAプロファイリングを行い，位置情報に従って発現が制御される制御因子の探索を進めている。予備的研究によって，Inhibin/Tgfb/Bmpの阻害分子であるFolistatin様遺伝子や，Wntリガンドの阻害分子であるDkkを増殖制御因子の候補として同定した。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の研究では，鰭条毎の長さ情報は長期かつ繰り返し再生を行った場合でもほとんど変化しないことが明らかとなった。また，鰭条の基部先端部を反転させたり，トリミングしたりなど，様々の条件での移植実験を行い，鰭条の長さ情報の組織内分布についても詳細な検討を行い，鰭条の長さ情報は基部―先端部に沿って一様に分布していることが示された。さらに，ヒレの端と真ん中で発現差がある遺伝子の探索を進め，Folistatin様遺伝子や，Dkk等を増殖制御因子の候補として同定した。これらに基づき，今後の研究では，組織再生における位置情報のメカニズムについて以下のように推進する計画である。
（１）部域的な再生芽増殖の差：再生において新たに形成される組織は，再生芽間葉細胞の増殖によって作られる。従って，切断面の細胞が持っていた鰭条毎の長さの情報は，再生芽を介して，細胞増殖の差や長さの違いを産み出すと考えられる。この過程の詳細を吟味するため，鰭条毎にリクルートされる再生芽の数や増殖速度を詳細に測定し，位置情報の翻訳メカニズムを吟味する。
（２）位置情報に従って発現が制御される制御因子の解析：再生芽の増殖を制御する分子は，再生芽に発現し，鰭条毎に発現量が異なると考えられる。予備的研究によって，ヒレの端と真ん中で発現差がある遺伝子Folistatin様遺伝子，Dkkを同定した。これらの増殖阻害因子が再生芽の増殖調節に関わっているかを， トランスジェニックによるGain-of-Function解析によって検証する。
（３）部域による制御因子発現差のメカニズム：鰭条の長さ情報の極めて安定な性質は，エピジェネティックな制御が，長さ情報の実体である可能性を示唆している。このことを検証するため，再生芽に誘導される細胞増殖因子の遺伝子周辺のメチル化が，鰭条によって異なるかどうか解析する。
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