2020 Fiscal Year Annual Research Report
Studying the mechanism and function of cellular diversity in vivo using Drosophila melanogaster
| Project Area | Integrated analysis and regulation of cellular diversity |
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| Project/Area Number |
17H06332
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中嶋 悠一朗 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (90782152)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞多様性 / 細胞分化 / 幹細胞 / 組織恒常性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体中の臓器や組織という細胞社会において、様々な細胞タイプが適切な細胞数で存在する「細胞ダイバーシティー」の形成が、恒常性の維持や摂動への対応に重要である。本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ中腸をモデルとして用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。また実験と理論の複合的なアプローチによって細胞ダイバーシティー維持の普遍原理を明らかにすることで、細胞ダイバーシティーの破綻や異常に起因する病態の理解につなげることを最終目標としている。
これまでに、様々なストレス、摂動与えた状態において、ショウジョウバエ中腸の腸管上皮における細胞種に特異的な応答を解析してきた。特に、栄養環境の変化や老化したショウジョウバエ個体において、特徴的な細胞動態やストレス関連因子の発現変化を定量的に解析した。
今年度は、シングルセル解析(scRNA-seq)を行い、環境変化に応じて細胞種の変化や遺伝子発現の変化を現在インフォマティクス解析中である。さらに、環境変化に伴う細胞集団の変化を推定する数理モデルを確立すべく、必要なパラメーターを測定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究計画は、幹細胞を起点とした細胞社会を形成するショウジョウバエ腸管を用いて、細胞ダイバーシティー維持の制御機構および生理的意義の解明を目指すものである。今年度は、生理的状態、特に栄養環境を変化した前後の腸管における組織レベルの応答や細胞タイプの変化、個体レベルの表現型を解析した。シングルセル解析を実行して、摂動前後における細胞種の変化をインフォ解析中である。さらに、数理モデル作製に必要な分裂頻度、細胞種、組織サイズといったパラメーターを実験的に測定した。
また老化個体では、細胞死シグナルであるカスパーゼ活性が特定の細胞種で亢進していることを見出しており、老化に伴いカスパーゼ活性を促進する要因を同定しつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、生理的状態下や摂動を与えた場合にショウジョウバエ腸管上皮で見出した、各細胞タイプの特異的な応答について、遺伝学的ツールによって操作することで、それぞれの機能を解析する。また、scRNA-seqから推定される新規の細胞集団に特徴的なマーカー遺伝子を同定する、摂動によって誘導される細胞集団レベルの挙動を説明可能な数理モデルの確立を目指している。
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