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胎生期の腎前駆組織である尿管芽は分枝を繰り返すことにより、集合管および下部尿路系に分化する。尿管芽の分枝構造において、幹部（trunk）が集合管に分化し、先端（tip）では非対称分裂により自己複製もしくはtrunkに分化する2種類の細胞系譜を産生する。したがって、分枝形態形成の過程において、尿管芽tipが組織幹細胞の役割を担っていると考えられている。
我々はこれまでに、分枝した尿管芽オルガノイドのtip細胞が選択的にDiIで標識した超低密度リポタンパク質（very low-density lipoprotein; VLDL）を取り込む性質を有することを応用し、尿管芽tip細胞をモニタリングし、単離する方法を開発している。そして、単離した尿管芽tip細胞を70日以上の長期に渡り、尿管芽オルガノイドを再生する性質を保たまま拡大培養することにも成功している。そこで令和3年度は、まず尿管芽tip細胞の拡大培養を可能とした機序を明らかにするRNAシークエンス解析を行い、尿管芽tip細胞の増殖に重要なシグナルを突き止めた。そして、拡大培養過程における尿管芽tip細胞の遺伝子発現パターンの変化をRNAシークエンス解析で検証した。腎発生早期のマーカー遺伝子は尿管芽tip細胞の拡大培養初期で発現していたが、拡大培養を継続することでそれらの発現が低下し、腎発生後期のマーカー遺伝子を強く発現することが分かった。このことから、尿管芽tip細胞は拡大培養によって発生分化段階が進むことが示唆された。今後は、開発した尿管tip細胞の拡大培養法を用いて、腎臓発生機序の解明が進展し、iPS細胞を用いた先天性腎尿路異常の病態解明に発展することが期待される。
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