2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K07365
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川上 厚志 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (00221896)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 再生 / ゼブラフィッシュ / 鰭 / 細胞系譜 / Cre-loxP / 幹細胞 / トランスジェニック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゼブラフィッシュをなどを用いた組織再生過程の解析は、近年、飛躍的に進み、多くのシグナルや分子の関与が明らかにされつつある。しかし一方で、新たな組織を作る多彩な細胞が再生前のどの細胞に由来し、どのような過程を経て再生するのかは未だ明らかになっていない。本研究では、トランスジェニック（Tg）と Cre-LoxP組み換えを用いて、傷上皮、再生芽、骨形成細胞の３つの主要な細胞群の再生中組織における細胞系譜の解明を蛍光イメージングによって目指した。また、再生不能ゼブラフィッシュ変異体の解析も進めた。今年度の主な成果は以下の通りである。
1．傷上皮の細胞系譜：傷上皮は再生中に形成される上皮であり、再生に深く関与するとともに、再生後の表皮を構成する。再生中の傷上皮とEGFPで遺伝的に永久ラベルし，長期およびシングルセルのトレーシングを行い細胞系譜を解明した。皮膚の再生は，分化状態の異なる細胞がそれぞれ個性を保ったまま増殖，再生することが示された。この成果の論文を、Development誌に発表した。
2．骨形成細胞：トランスジェニックを用いた可視化によって、骨の再生に関わる骨芽前駆細胞を発見し，さらに遺伝的ラベルによって，この前駆細胞の細胞系譜解析を行った。 その結果、この前駆細胞は，発生期の体節に由来し，間充織細胞を経て，成体のニッチに蓄えられて，骨芽前駆細胞として，骨の再生と維持に働くことが示された。本研究成果は，Developmental Cell誌に発表した。
3．再生芽：再生芽，特に先端再生芽は，細胞増殖制御などのシグナルセンターとして働くと考えられている。これまでにBACトランスジェニックによって先端再生芽の可視化に成功していたが、続いて，Tgを用いた詳細な解析によって，ヒレの再生する組織の長さ（つまり長さの位置情報）は，先端再生芽の細胞数によって決まることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
細胞系譜および細胞機能の解析に関しては、再生上皮および骨前駆細胞について、Cre-loxPを用いた細胞ラベルの系を使って，傷上皮と骨前駆細胞の細胞系譜の概要が解明でき，皮膚と骨の再生機構について大筋を解明することができた。また，これらについて，論文として発表した。さらに、再生芽の解析については、先端再生芽のトランスジェニックを用いて，先端再生芽を介したヒレの長さの位置情報メカニズムの解析が大きく進展した。ただし、先端再生芽の機能と細胞系譜を調べるためのトランスジェニックの確立にはやや手間取っている。
これらに加え、私達はこれまでの研究で，再生できないゼブラフィッシュ変異体の解析から、再生細胞が炎症による細胞死を免れて再生するには、ミエロイド細胞由来の因子が必要であることを示し論文をeLife誌に発表したが，これに引き続き，マクロファージに由来する抗炎症因子を標的とした探索を開始した。生化学的な単離，精製なども検討したが，非常に難しいことがわかり，ケミカルバイオロジーのアプローチから探索を開始した。
以上のように、今年度は計画以上の進展があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の進捗状況に基づき、以下の項目の研究を進める。
（１）Cre組み換えは，再生芽遺伝子msxcについては，様々のコンストラクトで多くの系統を作製したが，これまでにうまくいっていない。Cre-loxPシステムの改良または別の組み換えシステムを使ったラベル法を検討する。また，再生芽数と位置情報の関わりを検証するため，細胞アブレーションTgの作製、解析を進める。
（２）これまでの研究で，先端再生芽が位置情報を仲介して，細胞の増殖を制御することが示唆された。ヒレにおける位置情報の存在を実験的に示すため，組織の移植実験をおこない。長さを指令する位置情報がヒレの部分ごとに存在するか検討を行う。
（３）マクロファージに由来する未知の抗炎症因子の存在がこれまでの研究で明らかになった。この因子の解析と生化学的な同定等を目指して解析を進める。
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| Causes of Carryover |
機器の修繕や論文のReviseのための追加実験を考慮していたが，そのどちらも予期していたほどの予算を必要としなかったため，多少の残額が生じた。
（使用計画）新年度のルーチンに使用する試薬や成果発表のための旅費などに充当する。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Perturbation of the titin/MURF1 signaling complex is associated with hypertrophic cardiomyopathy in a fish model and in human patients.2018
Author(s)
Yuta Higashikuse, Takuro Arimura, Sung Han Yoon, Mayumi Oda, Nishant Mittal, Hirokazu Enomoto, Ruri Kaneda, Fumiyuki Hattori, Takeshi Suzuki, Atsushi Kawakami, Alexander Gasch, Tetsushi Furukawa, Akira Kudo, Siegfried Labeit, Keiichi Fukuda, Akinori Kimura, and Shinji Makino
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Transient inflammatory response mediated by interleukin-1β is required for proper regeneration in zebrafish fin fold.2017
Author(s)
Hasegawa, T., Hall, C. J., Crosier, P. S., Abe, G., Kawakami, K., Kudo, A. and *Kawakami, A.
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Journal Title
eLife
Volume: 10
Pages: eLife.22716
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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