エピジェネティック制御因子とノンコーディングＲＮＡによる腸幹細胞の分化制御機構

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15J08884
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松尾 遼 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Keywords: 幹細胞 / シグナル伝達 / オルガノイド / 小腸

Outline of Annual Research Achievements

私はマウスの腸の幹細胞を用いて、幹細胞が維持されるメカニズムについて研究を行っている。本年度は、腸幹細胞の幹細胞性の維持に関与していると考えられる遺伝子のセレクションを行った。腸幹細胞はNoggin、EGF等のサイトカインを培地に添加することで培養でき、種々の分化細胞を含んだオルガノイドを形成する。ここにCV (CHIR99021 + Valproic acid) を添加することで、高い幹細胞性を維持しつつ培養できることが報告されており、当研究ではその培養法を用いている。私はCVの添加によって発現が誘導される遺伝子群のなかに、未分化性の維持や分化の抑制を行っている遺伝子の存在を予想した。そこでCV添加下で培養したオルガノイドの培地からCVを除去し、短時間で発現が減少する遺伝子をマイクロアレイ実験によって網羅的に同定した。するとその結果、CV除去3時間後には11種の遺伝子が阻害剤除去時から発現量が半分以下に減少していることが分かった。その中にはミオスタチン様の働きを持つサイトカインやWntシグナル経路を負に制御する遺伝子などの遺伝子が含まれていた。現在は、オルガノイドにおける遺伝子の機能阻害実験を通して、これらの遺伝子が幹細胞性の維持にどのような役割を果たしているのかを解析中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

私はオルガノイド培養下の腸幹細胞で、CHIR99021、Valproic Acidがどのような遺伝子の発現変動を引き起こしているかをマイクロアレイを用いて解析した。その結果、11の遺伝子がCHIR99021、Valproic Acidに対して、反応性が高いことが分かった。これらの遺伝子は腸幹細胞の維持に寄与していることが予想されかつ、未だ腸幹細胞との関連が示唆されておらず、今後の進展が期待される。

Strategy for Future Research Activity

現在、同定した11個の遺伝子に対してオルガノイドでの機能阻害実験を行っている。阻害実験を通して、これらの遺伝子がオルガノイドの生存率や、幹細胞マーカー遺伝子や分化マーカー遺伝子の発現にどのように関与しているかを解析する予定である。また、生体で種々の遺伝子の過剰発現やノックダウンを行う実験法 (iGT法) によって同定した遺伝子のノックダウンを行いオルガノイドで観察された表現形が生体内でも観察されるか調べる予定である。