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本研究ではヒト表皮角化幹細胞培養系を用いて、表皮角化細胞の増殖能力と運動能力の相関性及びそれを担う分子メカニズムを明らかにし、表皮の形態形成や創傷治癒における幹細胞の動態を分子導入によって制御することを目的としている。本研究の成果は、表皮の創傷治癒促進や再生医療への応用、さらには腫瘍侵潤・転移抑制につながると考えられる。昨年度、タイムラプス観察およびクローン解析を組み合わせた実験を行い、ヒト表皮角化細胞コロニーにおいて、増殖能力と運動能力の間に正の相関性を見出した。本年度は、この現象の分子メカニズムを明らかにするため、細胞と細胞外基質との接着に関与するインテグリン分子の解析を行った。その結果、あるインテグリン分子の発現量と分布が角化細胞の運動性と相関を示すことを見出した。またこのインテグリン分子と発現量と角化細胞増殖の相関性も明らかにした。さらに角化細胞運動を詳細に解析した結果、コロニー内での細胞運動の素過程となりえる運動様式を見出した。この知見をもとに100個の角化細胞からなるコロニーでの幹細胞動態をシミュレーション実験で再現することに成功した。また少数の角化細胞からなるコロニーの動態解析から、そのコロニーの長期的な増殖活性を予測することにも成功した。これらの知見は、ヒト表皮角化細胞のみならず、増殖性の高い細胞集団、特に腫瘍細胞集団の理解にも大いに役立つと考えられる。現在、上記の研究成果を論文として投稿準備中である。
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