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2016 年度 実施状況報告書

両生類で発見された新たな胚体起源に由来する骨髄球の性状と発生意義

研究課題

研究課題/領域番号 16K07367
研究機関新潟大学

研究代表者

前野 貢  新潟大学, 自然科学系, 教授 (10190315)

研究分担者 加藤 尚志  早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (80350388)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード骨髄球 / 両生類 / アフリカツメガエル / ミエロペルオキシダーゼ / 中腎 / 血球幹細胞 / AGM領域 / 尾部
研究実績の概要

ミエロペルオキシダーゼ(Mpo)に対するポリクローナル抗体を独自に作成し、これを用いた免疫組織学的な解析により、生後7日の幼生の中腎原基付近(成体の血球の分化領域)に多数の骨髄球が集積していることを見出した。これらの細胞は、移植実験の結果、腹部血島、背側部中胚葉とは異なり、尾芽に由来することがわかった。次に、新たに発見された骨髄球と、成体の血球の由来となっている背側側板中胚葉(DLP)由来の組織との関係を明らかにするため、種間組織マーカー(X. borealisおよびX. laevis間)を指標として胚組織の移植を行い、DLP由来の組織とMpo陽性細胞との位置関係を比較した。DLP由来の組織はほぼ全てがMpo陰性であり、その領域の正中線側に隣接してMpo陽性細胞がクラスターとして存在していた。従ってこれら胚体起源の異なる血球細胞は、分化の時期は異なるが、微小環境を共有していると結論された。
これまでに、X. tropicalisのゲノム情報を利用して、mpo遺伝子のフランキング領域をクローン化した。クローン化したDNAをミニマムプロモーターの上流に挿入し、GFPをレポーターとしてDNA(直線化プラスミド)を注入した初期胚でのGFP発現を調べた。その結果、フランキング配列-9998~-4647(約5kb)に、骨髄球特異的な発現を制御するエンハンサーが存在することが推定された。そこで、このDNAを精子核移植法により野生型X. laevisに導入し、トランスジェニックカエルを作成した。トランスジェニック個体と野生型個体のかけ合わせから生まれたF1個体の解析から、初期幼生の表皮に存在するマクロファージ様細胞がGFPを発現すること、後期幼生の腎臓、肝臓にはGFP陽性細胞が多数存在すること、これらの細胞とMpo陽性細胞の分布は一致していること、などが明らかにされた。

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

H28年度、胚組織の移植実験の結果をまとめた論文が採択となり、新たな研究の進展のための基礎的な土台は完成した。新たな骨髄球集団の生理学的な役割を明らかにするため、VEGFシグナルの阻害因子、FGFシグナルの阻害因子などを利用して骨髄球の分化を阻害する予備実験をおこなった。これらの因子は骨髄球の分化を抑えることはわかったものの、骨髄球の分化以外にも胚の発生に影響を与えることが明らかになり、阻害剤の特異性が問題となってきた。従って、より厳密に骨髄球の分化のみを阻害するための手法の開発が急務である。今年度は新たな方法としてCRISPR/Cas9によるゲノム編集をおこなう予定であり、そのための準備をH28年度からおこなってきた。一方、mpoエンハンサーを利用したトランスジェニックF1個体が成体となり、様々な造血器官から、解析に十分な数の血球細胞が得られるようになった。十分なサイズの成体になるまで1年以上かかったため解析は遅れていたが、今後は成体におけるGFP陽性細胞の解析が進むと考えている。全体的にみると、計画に照らし合わせ予定通りに研究が進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

生後7日の幼生の中腎原基付近に集積するMpo陽性細胞の生理学的な意義を明らかにするため、骨髄球の分化を阻害することでDLP由来の血球の分化に影響があるかどうかに焦点をあてて検証する。今年度はspibをCRISPR/Cas9によるゲノム編集により欠損させる実験をおこなう。Spibのターゲット配列に結合するsgRNAおよびCas9 RNAを受精卵の前方または後方割球に注入する。24時間後、48時間後、胚を固定し、mpoの発現を指標に骨髄球の分化が抑制されるかどうかを調べる。Spib遺伝子に欠損が起きたかどうかをゲノムPCR法により確認する。効果を確認後、後方割球に注入した個体を初期幼生(7日齢)まで培養し、中腎領域の骨髄球の分布をMpo抗体により免疫組織学的に調べる。Spibの編集実験に加え、顆粒球の分化増殖因子であるGCSFの受容体(GCSFR)についても、同様の方法でノックダウンを試みる予定である。
mpoエンハンサーの支配下でGFPを発現するトランスジェニックガエルの造血器官(胸腺、脾臓、肝臓)、末梢血(白血球画分を採取)から血球塗抹標本を作成し、MpoおよびGFPタンパク質発現を抗体二重染色により比較する。同定されたmpoエンハンサーが胚、幼生、成体の全ての時期に機能しているのかどうかを調べる。トランスジェニックガエルの神経胚から、血球起源となる領域(TBまたはDLP)を野生型胚に移植し、異なる骨髄球集団をラベルしたキメラ個体を作成する。移植された組織に由来する骨髄球(GFP陽性細胞)を幼生期から成体期にかけて追跡する。TB由来の骨髄球が生後7日以降全身に広がって分布するようになるのか、あるいは特定の領域に集中して存在するのかの結論を出す。以上の実験から、TBに由来する血球前駆細胞が、幼生や成体のどのような骨髄球集団を供給しているのかを明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

当初予定していた大学院生への謝金はとりやめた。一方、新たに追加で計画するゲノム編集実験に関わる物品を平成29年度に入ってから購入することとした。

次年度使用額の使用計画

平成29年度は、実験に必要な機器(遠心機の更新)、消耗品を物品費として計画している。この他、国内の学会への参加・発表を計画している。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Multiple origins of embryonic and tadpole myeloid cells in Xenopus laevis.2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Imai, keisuke Ishida, Maya Nemoto, Keisuke Nakata, Takashi Kato, Mitsugu Maeno
    • 雑誌名

      Cell Tissue Res

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of erythroid progenitors under erythropoietin stimulation in Xenopus laevis larval liver.2016

    • 著者名/発表者名
      Takehito Okui, Sakiko Hosozawa, Satoka Kohama, Shingo Fujiyama, Shun Maekawa, Hiroshi Muto, Takashi Kato
    • 雑誌名

      Zool Sci

      巻: 33 ページ: 575-582

    • DOI

      10.2108/zs160040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 赤血球造血における比較血液学的視点2016

    • 著者名/発表者名
      加藤尚志, 前川峻, 永澤和, 奥井武仁, 谷崎祐太
    • 雑誌名

      臨床血液

      巻: 57 ページ: 925-932

    • DOI

      10.11406/rinketsu.57.925

    • 査読あり
  • [学会発表] ツメガエル幼生の”AGM 領域”には由来の異なる2つの血球集団が存在する2016

    • 著者名/発表者名
      前野 貢
    • 学会等名
      第10回日本ツメガエル研究集会
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学 (OIST) シーサイドハウス
    • 年月日
      2016-11-19 – 2016-11-19
  • [学会発表] Origin and mechanism of differentiation of the myeloid cells appeared at the mesonephric rudiment of Xenopus tadpole2016

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Nakata, Yasutaka Imai, and Mitsugu Maeno
    • 学会等名
      日本動物学会第87回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞移植モデルによるツメガエル造血幹/前駆細胞の同定と純化2016

    • 著者名/発表者名
      谷崎祐太,佐藤圭,境俊二,加藤尚志
    • 学会等名
      シンポジウム8-5 「ツメガエルがおしえてくれること」、日本動物学会第86回大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-17
  • [学会発表] Environmental response of hematopoiesis identified in amphibian models2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kato, Kei Sato, Takuki Aiso, Yuta Tanizaki
    • 学会等名
      Symposium 2S08, Hematopoiesis and Environment, The 88th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergence of primitive myeloid cells at the mesonephric rudiment in early Xenopus tadpole2016

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Imai, Keisuke Ishida, Maya Nemoto, Keisuke Nakata Takashi Kato and Mitsugu Maeno
    • 学会等名
      16th International Xenopus Meeting
    • 発表場所
      Orthodox Academy of Crete, Crete, Greece
    • 年月日
      2016-08-28 – 2016-09-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Germ line-specific activation of Xenopus tropicalis histone B4 through the proximal promoter sequence2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Nakamigawa, Takumi Kondo and Mitsugu Maeno
    • 学会等名
      16th International Xenopus Meeting
    • 発表場所
      Orthodox Academy of Crete, Crete, Greece
    • 年月日
      2016-08-28 – 2016-09-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Differentiation and proliferation of Xenopus hematopoietic progenitor cells in the fatty bone marrow.2016

    • 著者名/発表者名
      Takaki Aiso, Yuta Tanizaki, Yoko Mochizuki, Miku Fukunaga, Takashi Kato
    • 学会等名
      45th Annual Scientific Meeting of ISEH-Society for Hematology and Stem Cells
    • 発表場所
      Westin San Diego Gaslamp Quarter, San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] The proportion of hepatic hematopoietic progenitor cells in Xenopus laevis during systemic remodeling at metamorphosis.2016

    • 著者名/発表者名
      Miku Fukunaga, Akito Hirata, Yoko Mochizuki, Takaki Aiso, Yuta Tanizaki, Sakiko Hosozawa, Kei Sato, Takashi Kato
    • 学会等名
      45th Annual Scientific Meeting of ISEH-Society for Hematology and Stem Cells
    • 発表場所
      Westin San Diego Gaslamp Quarter, San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of nucleated erythrocytes and thrombocytes in the circulation with two-photon microscope.2016

    • 著者名/発表者名
      Haruka Ninao, Satoshi Nishimura, Asuka Sakata, Ayaka Murase, Yuta Tanizaki, Takashi Kato
    • 学会等名
      45th Annual Scientific Meeting of ISEH-Society for Hematology and Stem Cells
    • 発表場所
      Westin San Diego Gaslamp Quarter, San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of hematopoietic stem/progenitor cells expanded by xlTPO stimulation in Xenopus.2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Tanizaki, Yoko Mochizuki, Takaki Aiso, Atsuko Watarai, Takashi Kato
    • 学会等名
      45th Annual Scientific Meeting of ISEH-Society for Hematology and Stem Cells
    • 発表場所
      Westin San Diego Gaslamp Quarter, San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
    • 国際学会
  • [学会発表] 環境刺激に伴うツメガエル造血幹/前駆細胞の増殖制御2016

    • 著者名/発表者名
      谷崎祐太,相曾卓樹,加藤尚志
    • 学会等名
      第2回次世代両生類研究会
    • 発表場所
      国立基礎生物学研究所岡崎コンフアレンスセンター
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Multipotent progenitor cells and acquirement of hematopoietic capacity in the bone marrow of Xenopus laevis.2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Tanizaki, Yoko Mochizuki, Takaki Aiso, Takashi Kato
    • 学会等名
      21th Annual Congress of European Hematology Association
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2016-07-10 – 2016-07-11
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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