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心室筋細胞特異的な分化運命決定および転写制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K24061
補助金の研究課題番号 22H02799 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分48010:解剖学関連
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

渡邉 裕介  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 室長 (20562333)

研究分担者 中川 修  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 非常勤研究員 (40283593)
八代 健太  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60432506)
垣花 優希  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, リサーチフェロー (40910534)
橋本 大輝  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, リサーチフェロー (40911342)
原田 恭弘  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, リサーチフェロー (70911402)
LAMRI LYNDA  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, リサーチフェロー (90883984)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード心臓 / 形態形成 / 分化運命 / 転写制御 / 発生 / 前駆細胞 / 細胞系譜 / 心室筋 / 心原基 / 左心室
研究開始時の研究の概要

心臓形成の初期において、心臓前駆細胞から心室筋細胞への分化運命が決定される機構の詳細は不明である。研究代表者らが同定したHey2エンハンサーは心臓形成の最も初期において左心室筋前駆細胞で特異的な活性を示しており他に類をみない。このHey2エンハンサー活性を指標として、左心室筋細胞の発生と分化運命決定の分子機構を明らかにすることを目的とした研究を実施する。

研究実績の概要

本研究では、心室筋細胞への分化運命決定および心室筋細胞特異的な遺伝子発現制御の分子機構を明らかにすることを目的としている。研究代表者らが同定したHey2エンハンサーは心原基形成期の左心室筋前駆細胞で転写活性を示していることから、左心室筋前駆細胞の発生と分化を解析する上で有用である。本年度は、Hey2エンハンサー-LacZレポーター Tgマウスを用いて、心原基形成期におけるHey2エンハンサー活性化細胞の特徴について詳細に解析した。シングルセルRNA-seq解析からは、Hey2エンハンサーがJuxta-cardiac field(傍心臓領域)の心臓前駆細胞と、分化中の心筋細胞で活性化していることが明らかとなった。また、RNAscopeによるHey2エンハンサー活性と各心臓領域マーカーとの共染色解析からは、心原基形成前期ではHey2エンハンサーは心原基吻側に存在するJuxta-cardiac fieldで活性化しており、心原基形成後期ではJuxta-cardiac fieldおよび心原基で分化中の心筋細胞で活性化していることが明らかとなった。Hey2エンハンサー-DreERT2 Tgマウス、Tbx5-CreERT2 TgマウスとDre活性およびCre活性によって蛍光レポーターが発現するマウスを用いた二重細胞系譜解析からは、Hey2エンハンサー活性化細胞系譜とTbx5発現細胞系譜は共に左心室筋へと寄与するものの、心原基形成前期からの両細胞系譜は左心室筋でほとんど重複していないことが示された。このことから、左心室筋は心原基形成前期に存在する少なくとも2つの前駆細胞集団に由来して形成されることが明らかとなった。

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

当初の予定通り、Hey2エンハンサー-LacZ Tgマウスの心原基形成期胚を用いたシングルセルRNA-seq解析、RNAscopeによる遺伝子発現解析をさらに進行させて、心原基形成を前期および後期に分けた上で、Hey2エンハンサーが活性化している心臓前駆細胞がJuxta-cardiac fieldに存在することを明らかにできた。また、Hey2エンハンサー-DreERT2 Tgマウス、Tbx5-CreERT2 TgマウスとDre活性およびCre活性によって蛍光レポーターが発現するマウスを用いて、心原基形成期のHey2エンハンサー活性化細胞とTbx5発現細胞の同一胚内での二重細胞系譜解析を行い、心原基形成前期および後期からの両細胞系譜の左心室筋への寄与の違いについて明らかにすることができた。さらに、心原基形成期におけるHey2エンハンサー活性化細胞の重要性を解析するために、Hey2エンハンサー-CreERT2マウスとRosa-DTA(ジフテリアトキシンA)マウスを交配してタモキシフェン投与時のHey2エンハンサー活性化細胞をDTAにより除去する実験を開始した。

今後の研究の推進方策

心原基形成期のJuxta-cardiac fieldおよび胎仔期(胎生8.5~9.5日)の心室筋においてHey2エンハンサー活性を制御する分子機構を解析するため、シングルセルRNA-seqデータおよびHey2エンハンサーの転写因子予想結合配列を元にエンハンサー制御候補因子を選別する。選別したエンハンサー制御候補因子の遺伝子改変マウスを導入または作製してHey2エンハンサー-LacZ Tgマウスと交配し、心原基形成期および胎仔期でのHey2エンハンサー活性の変化を解析することで、それぞれの発生時期においてJuxta-cardiac fieldまたは心室筋で特異的に活性化している分子機構を明らかにする。
また、Hey2エンハンサー-CreERT2マウスとRosa-DTA(ジフテリアトキシンA)マウスを交配し、各発生段階の胎仔の妊娠マウスにタモキシフェンを投与してHey2エンハンサー活性化細胞をDTAにより除去する解析を行い、Hey2エンハンサー活性化細胞の心臓形成における重要性を明らかにする。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] A genetic and developmental biological approach for a family with complex congenital heart diseases?evidence of digenic inheritance2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Yu、Uchida Keiko、Kodo Kazuki、Ishizaki-Asami Reina、Maeda Jun、Katsumata Yoshinori、Yuasa Shinsuke、Fukuda Keiichi、Kosaki Kenjiro、Watanabe Yusuke、Nakagawa Osamu、Yamagishi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Cardiovascular Medicine

      巻: 10 ページ: 1135141-1135141

    • DOI

      10.3389/fcvm.2023.1135141

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hey2 enhancer activity defines unipotent progenitors for left ventricular cardiomyocytes in juxta-cardiac field of early mouse embryo2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Yusuke、Wang Yunce、Tanaka Yuki、Iwase Akiyasu、Kawamura Teruhisa、Saga Yumiko、Yashiro Kenta、Kurihara Hiroki、Nakagawa Osamu
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 120 号: 37 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1073/pnas.2307658120

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 心筋細胞の若返りと増殖を制御する分子機構2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉 裕介、菊地 和
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 94 号: 6 ページ: 901-904

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2022.940901

    • ISSN
      0037-1017
    • 年月日
      2022-12-25
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マウス胚の心原基-胚体外組織境界領域に存在する左心室筋前駆細胞の同定2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉 裕介、Yunce Wang、田中 裕樹、岩瀬 晃康、川村 晃久、相賀 裕美子、八代 健太、栗原 裕基、中川 修
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マウス胚の心原基-胚体外組織境界領域に存在する左心室筋前駆細胞の同定2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉裕介、Wang Yunce、田中裕樹、岩瀬晃康、川村晃久、相賀裕美子、八代健太、栗原裕基、中川修
    • 学会等名
      第21回日本心臓血管発生研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マウス胚におけるHey2エンハンサー活性による左心室筋特異的な心筋前駆細胞集団の同定2022

    • 著者名/発表者名
      Yunce WANG、渡邉裕介、田中裕樹、岩瀬晃康、栗原裕基、八代健太、川村晃久、中川修
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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