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2020 年度 実績報告書

ショウジョウバエを用いた細胞ダイバーシティーの個体レベルでの解析と検証

計画研究

研究領域細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御
研究課題/領域番号 17H06332
研究機関東北大学

研究代表者

中嶋 悠一朗  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90782152)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード細胞多様性 / 細胞分化 / 幹細胞 / 組織恒常性
研究実績の概要

生体中の臓器や組織という細胞社会において、様々な細胞タイプが適切な細胞数で存在する「細胞ダイバーシティー」の形成が、恒常性の維持や摂動への対応に重要である。本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ中腸をモデルとして用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。また実験と理論の複合的なアプローチによって細胞ダイバーシティー維持の普遍原理を明らかにすることで、細胞ダイバーシティーの破綻や異常に起因する病態の理解につなげることを最終目標としている。
これまでに、様々なストレス、摂動与えた状態において、ショウジョウバエ中腸の腸管上皮における細胞種に特異的な応答を解析してきた。特に、栄養環境の変化や老化したショウジョウバエ個体において、特徴的な細胞動態やストレス関連因子の発現変化を定量的に解析した。
今年度は、シングルセル解析(scRNA-seq)を行い、環境変化に応じて細胞種の変化や遺伝子発現の変化を現在インフォマティクス解析中である。さらに、環境変化に伴う細胞集団の変化を推定する数理モデルを確立すべく、必要なパラメーターを測定した。

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

本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ腸管を用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。今年度は、生理的状態、特に栄養環境を変化した前後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化、個体レベルの表現型を解析した。シングルセル解析を実行して、摂動前後における細胞種の変化をインフォ解析中である。さらに、数理モデル作製に必要な分裂頻度、細胞種、組織サイズといったパラメーターを実験的に測定した。
また老化個体では、細胞死シグナルであるカスパーゼ活性が特定の細胞種で亢進していることを見出しており、老化に伴いカスパーゼ活性を促進する要因を同定しつつある。

今後の研究の推進方策

本研究では、生理的状態下や摂動を与えた場合にショウジョウバエ腸管上皮で見出した、各細胞タイプの特異的な応答について、遺伝学的ツールによって操作することで、それぞれの機能を解析する。また、scRNA-seqから推定される新規の細胞集団に特徴的なマーカー遺伝子を同定する、摂動によって誘導される細胞集団レベルの挙動を説明可能な数理モデルの確立を目指している。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of Epithelial Architecture and Planar Spindle Orientation in the Drosophila Wing Disc2020

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Yu-ichiro
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/7651_2020_340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1細胞解析とショウジョウバエモデルから切り拓く細胞多様性研究2020

    • 著者名/発表者名
      長井広樹, 中嶋悠一朗
    • 雑誌名

      月刊「細胞」

      巻: 52 ページ: 53-57

  • [学会発表] Toward understanding mechanisms of tissue homeostasis and environmental responses2020

    • 著者名/発表者名
      中嶋悠一朗
    • 学会等名
      Seminar at Amherst College, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] 栄養環境変化が引き起こすショウジョウバエ腸内分泌細胞の脱分化現象2020

    • 著者名/発表者名
      長井 広樹,倉永,英里奈,中嶋 悠一朗
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ショウジョウバエ中腸における加齢によるカスパーゼ活性化とその生理的役割2020

    • 著者名/発表者名
      中嶋 悠一朗
    • 学会等名
      新学術領域「細胞ダイバース」 第3回若手ワークショップ
  • [学会発表] ショウジョウバエ腸管幹細胞の多様性形成機序の理解に向けた細胞系譜解析2020

    • 著者名/発表者名
      長井 広樹,倉永 英里奈,中嶋 悠一朗
    • 学会等名
      第 5 回公開シンポジウム「多面的 1 細胞解析技術が解き明かす細胞社会ダイバーシティー」
  • [学会発表] ショウジョウバエ個体を用いたがんモデルによる腫瘍-宿主間相互作用の理解2020

    • 著者名/発表者名
      中嶋 悠一朗
    • 学会等名
      新学術(シンギュラリティ×細胞ダイバース)合同ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] ショウジョウバエ個体における腫瘍-宿主間相互作用を介したがん転移メカニズムの解析2020

    • 著者名/発表者名
      河井 陽一,中嶋悠一朗
    • 学会等名
      新学術領域「細胞ダイバース」 第3回若手ワークショップ
  • [学会発表] 損傷非依存的な腸分泌細胞から腸管幹細胞への脱分化現象の同定2020

    • 著者名/発表者名
      長井広樹,中嶋悠一朗
    • 学会等名
      新学術領域「細胞ダイバース」 第3回若手ワークショップ
  • [備考] 中嶋悠一朗 助教『Methods in Molecular Biology』に論文掲載

    • URL

      https://www.fris.tohoku.ac.jp/feature/topics/detail---id-861.html

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公開日: 2021-12-27  

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