胆管をモデルとした、管腔構造の発達とチューブ構造形成を制御するメカニズムの解明

• 研究領域: 上皮管腔組織の形成・維持と破綻における極性シグナル制御の分子基盤の確立
• 研究課題/領域番号: 24112519
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 札幌医科大学
• 研究代表者: 谷水 直樹 札幌医科大学, 医学部, 講師 (00333386)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: チューブ構造 / 肝臓 / 胆管 / 転写因子 / 上皮バリア機能 / 管腔構造 / 上皮管腔 / 幹・前駆細胞 / ３次元培養 / 基底膜

研究概要

上皮細胞が構成するチューブ状の組織は、それぞれが生理機能を発揮するために最適なサイズの管腔構造を形成している。我々は、肝臓の胆管をチューブ状組織構造のモデルとして用いて、管腔形成およびそのサイズを調節する分子メカニズムについての研究を行った。まず、胎仔および新生仔のマウス肝臓から、肝前駆細胞と胆管上皮細胞を分離し、遺伝子発現プロファイルの比較を行い、上皮細胞への分化過程で発現上昇する遺伝子を同定した。さらに、肝前駆細胞の３次元培養系において候補分子の強制発現を行って、管腔サイズへの影響を検討した。その結果、胆管上皮細胞特異的な転写因子であるgrainyhead like-2(Grhl2)が管腔形成を促進する作用を持つことを見出した。Grhl2の強制発現によって上皮バリア機能が亢進したことから、Grhl2が上皮細胞のtight junction構成分子であるClaudinの発現を制御している可能性を考えた。Claudin(Cldn)分子の発現を解析したこところ、Cldn3および４の発現が高くなっていることが明らかになった。さらに、Grhl2のターゲット分子の一つとしてRab25を同定し、Rab25がCldn4のTJへの局在を制御していることも明らかになった。以上のように、Grhl2は、TJの機能的成熟を促して、上皮形態形成を促進していることを明らかにした。さらに詳細なメカニズムを明らかにするために、Grhl2のターゲット分子の網羅的な解析を行った。今後は、遺伝子発現プロファイルの解析によって得られた情報をもとに、管腔形成やサイズ調節の機構をさらに詳細に明らかにすることに取り組んでいく。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Differentiation capacity of hepatic stem/progenitor cells isolated from D-galactosamine-treated rat livers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Norihisa Ichinohe, Tanimizu N, Ooe H, Nakamura Y, Mizuguchi T, Hirata K, Kon J, Mitaka T
  • 雑誌名: Hepatology 巻: 57 号: 3 ページ: 1192-1202
  • DOI: 10.1002/hep.26084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wnt5a Signaling Mediates Biliary Differentiation of Fetal Hepatic Stem/Progenitor Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Kakinuma S, Kiyohashi K, Kamiya A, Sakamoto N, Nitta S, Yamanaka H, YoshinoK, Fujiki J, Murakawa M, Kusano-Kitazume A, Shimizu H, Okamoto R, Azuma S, Nakagawa M, Asahina Y, Tanimizu N, Kikuchi A, Nakauchi H, and *WatanabeM
  • 雑誌名: Hepatology 巻: (in press) 号: 6 ページ: 2502-2513
  • DOI: 10.1002/hep.26293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of grainyhead-like 2 in the formation of functional tight junctions. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanimizu, N. and Mitaka, T.
  • 雑誌名: Tissue Barrier 巻: 1 号: 1 ページ: e23495-e23495
  • DOI: 10.4161/tisb.23495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hepatic biliary epithelial cells acquire epithelial integrity but lose plasticity to differentiate into hepatocytes in vitro during development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanimizu N, Nakamura Y, Ichinohe N, Mizuguchi T, Hirata K, Mitaka T.
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 126 ページ: 5239-5246
  • DOI: 10.1242/jcs.133082
  • 査読あり
• [雑誌論文] α1- and α5-Containing laminins regulate the development of bile ducts via β1-integrin signals. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanimizu N., Kikkawa Y., Mitaka T. and Miyajima A.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 号: 34 ページ: 28586-28597
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.350488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grainyhead-like 2 regulates epithelial morphogenesis by establishing functional tight junctions through the organization of a molecular network among claudin3, claudin4, and Rab25. (2012)
  • 著者名/発表者名: Senga K., Mostov K. E., Mitaka T., Miyajima A., and Tanimizu N.
  • 雑誌名: Mol Biol. Cell 巻: 23 号: 15 ページ: 2845-2855
  • DOI: 10.1091/mbc.e12-02-0097
  • 査読あり
• [雑誌論文] 肝上皮細胞による組織構造形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 雑誌名: 生化学 巻: 84 ページ: 658-665
  • NAID: 10031058942
• [雑誌論文] 胆管の発生と制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 雑誌名: 肝胆膵 巻: 65 ページ: 73-82
• [学会発表] 細胆管反応を伴うマウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の増殖および分化能の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: 第13回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] マウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の性状解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: 第１２回再生医療学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Lineage plasticity of cholangiocytes and hepatocytes. (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹、三高 俊広
  • 学会等名: The 20th Annual Meeting of the Japanese Society for the Research of Hepatic Cells
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 細胆管反応を伴うマウス障害肝臓に出現する肝前駆細胞の性状解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹、市戸 義久、西川 祐司、三高 俊広
  • 学会等名: 第46回北海道病理談話会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 肝臓の上皮細胞の分化可塑性および組織形成を制御する分子メカニズムの解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: ２０１３年度日本生化学会北海道支部 日本生物物理学会北海道支部 北海道分子生物学研究会合同シンポジウム 生命現象の分子レベルでの解明
  • 発表場所: 札幌
  • 招待講演
• [学会発表] 転写因子grainyhead like-2による上皮細胞の形態形成および分化可塑性の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹、三高 俊広
  • 学会等名: 第３６回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Hepatic biliary epithelial cells alter the differentiation potential during the development. (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: American Society of Cell Biology 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] マウス正常および障害肝での肝細胞供給システムの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: 第１９回肝細胞研究会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2012-06-29
• [学会発表] 肝臓の発生過程における胆管上皮細胞の肝細胞分化能の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: 第１１回日本再生医療学会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-06-13
• [学会発表] A transcription factor grainyhead-like 2 regulates epithelial morphogenesis by promoting the formation of the apical lumen. (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 学会等名: 第４５回日本発生生物学会・第６４回細胞生物学会合同大会
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2012-05-30
• [図書] “Laminins: Structure, Biological Activity and Role in Disease” Chapter 6 (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoki Tanimizu, Yamato Kikkawa, Toshihiro Mitaka
  • 総ページ数: 156
  • 出版者: Nova Publishers
• [図書] Laminins, Biological activty and disease (2013)
  • 著者名/発表者名: 谷水 直樹
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.
• [備考] 札幌医科大学フロンティア医学研究所組織再生学部門
  • URL: http://web.sapmed.ac.jp/canpath/Tissue_Development_%26_Regeneration/Tissue_Devel%26Regen.html
• [備考] 札幌医科大学 フロンティア医学研究所 組織再生学部門
  • URL: http://web.sapmed.ac.jp/canpath/Tissue_Regeneration/zu_zhi_zai_sheng_xue_bu_men.html