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現在までにマウス骨格筋細胞株C2C12の集団が分化する際に、幹細胞様の細胞が生じることを明らかにし、reserve cellsと名付けている。この細胞は、未分化で増殖を行わないが、増殖条件に移すと活発に増殖し、その後分化条件下で分化する。reserve cellsが生じる割合は常に一定で、約50%が分化し、残りがreserve cellsとなる。
本年度は、分化細胞とreserve cellsへの振り分けのメカニズムを解析した。ごく少数の緑色蛍光タンパク質(GFP)で標識したC2C12細胞を未標識細胞と共培養し、1-2日増殖させた後に分化誘導した。分化マーカーによる抗体染色で検討し、1つの細胞の子孫である4ないし16個の細胞の運命を検討した。その結果、一つの細胞由来のクラスターの多く(70-80%)で、すべての細胞が分化するかreserve cellsになるかのいずれかであった。また、この振り分け機構が細胞周期と関連しないことが分かった。更にタイムラプス連続記録と免疫染色により、個々の細胞のMyoDの発現量の関与を検討した。その結果、MyoDの発現量には細胞間に大きなばらつき(約10倍)があり、細胞分裂を経て二つの娘細胞にほぼ同量受け継がれること、一方細胞周期とMyoDタンパク質の量の間には相関が無いことが分かった。
これまでに得た知見と併せて、以下の仮説が立つ。すなわち、細胞に内在し子孫細胞に受け継がれる何らかの機構が、一見均一に見える細胞集団に不均一性を与え、その結果MyoDタンパク質の量がばらつく。分化条件に置かれると、MyoDの多い細胞は分化し少ない細胞はreserve細胞となり、必ず集団として幹細胞集団を維持する。
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