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肝前駆細胞(LPC)は肝障害時に増生して肝再生に寄与する多分化能性を持った細胞である。本研究は、ラットLPCにて特異的に発現するPdx-1遺伝子の機能解析と、肝再生・肝癌発生過程におけるPdx-1陽性LPCの細胞系譜解析に向けた実験系の確立を目的としている。研究期間全体を通じて以下の研究成果を得た。
1）Pdx-1遺伝子の誘導的発現システムをラットLPC株に導入した。また、CRISPR/Cas9システムを用いてPdx-1遺伝子ノックアウト(KO)LPC株を作製した。これら細胞を用いて細胞増殖の比較解析を行った結果、LPCの増殖活性はPdx-1遺伝子の発現レベルの影響を受けないことが明らかとなった。次に、マイクロアレイによるPdx-1 KO株と野生型株間での遺伝子発現の比較解析を行った。その結果、LPCの特徴の一つである神経内分泌性因子の発現において、これまでLPCでの報告がない因子とその発現制御に関わる因子がPdx-1 KO株にて揃って低下していた。また、コラーゲン等の細胞外マトリックス成分やインテグリンの発現変動も観察された。さらに、細胞分化マーカーの発現がやや肝細胞系譜へとシフトした。以上、Pdx-1は障害肝臓内の微小環境制御やLPCの遊走性、分化制御といった、LPCの重要な細胞特性制御に関与することが示唆された。
2)細胞系譜解析に向けてラットPdx-1プロモーターのクローニングを試みたが、上流11kbpを用いたレポーターコンストラクトがLPC株で機能しなかったため、代わりにCRISPR/Cas9ゲノム編集システムを用いたPdx-1遺伝子座への相同組換えによる遺伝子導入を試み、レポーター遺伝子の組込みに成功した。また、同じシステムにてラットES細胞での相同組換えもPCRにより確認した。これにより、Pdx-1を発現する細胞を標識するための基盤となる技術が確立された。
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