2020 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanisms underlying formation of intestinal stem cell niche during amphibian metamorphosis
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18K06320
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| Research Institution | Nippon Medical School |
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Principal Investigator |
岡 敦子 日本医科大学, 医学部, 教授 (50175254)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 消化管 / 幹細胞 / ニッチ形成 / 甲状腺ホルモン受容体 / 変態 / Hippoシグナル伝達経路 / Foxl1 / アフリカツメガエル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
両生類の小腸では、変態期に甲状腺ホルモン（TH）の作用により幼生上皮の一部が成体幹細胞へと脱分化し、その周囲にニッチが形成される。この幹細胞ニッチ形成の分子基盤の解明を目指し、本研究ではアフリカツメガエルの小腸を実験モデルとして研究を進めている。
昨年度までの研究成果より、哺乳類成体小腸の幹細胞ニッチを構成するtelocyteのマーカーであるFoxl1の発現が、両生類では変態期に急上昇することがわかったため、本年度はFoxl1に焦点を当てて研究を進めた。免疫組織化学的解析により、幹細胞の出現と同時に、その近くに密集する繊維芽細胞で特異的にFoxl1が発現することを明らかにした。さらに、電子顕微鏡観察により、Foxl1を発現する繊維芽細胞は微細構造学的に哺乳類小腸のtelocyteであると同定され、盛んに増殖する幹細胞に向かって細長い突起を伸ばしていることを見出した。また、ツメガエル幼生小腸の培養系を用い、Foxl1発現細胞が、TH誘導的作用によりShhを介して出現することを実験的に示した。これらの結果は、THの直接的作用を受けて予定幹細胞で発現するShhが、近くの繊維芽細胞に作用してFoxl1の発現を誘導し、幹細胞ニッチを形成していくことを強く示唆している。
また、昨年度に引き続き、培養系を使ってHippoシグナル伝達経路の機能解析も進めた。Hippo経路抑制下で働く転写共役因子Yap1の機能阻害物質を培養液に添加し、Yap1が幹細胞の発生に関与することを示す結果を得つつある。この他、Yap1もFoxl1もWntシグナル伝達経路に深く関連することに着目し、ツメガエル小腸での各種Wntの発現パターンをRT-PCRにより解析した。幹細胞が出現する変態期に、Wnt2bとWnt4の発現が一過性に上昇することを見出した。
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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
Yap1の機能阻害培養実験は順調に進んでおり、Hippoシグナル伝達経路が幹細胞ニッチ形成に果たす役割が明らかになりつつある。
また、本年度の研究成果より、幹細胞ニッチの主要な構成細胞であると提唱されているFoxl1発現細胞が、両生類小腸では変態期にTHにより誘導されることが明らかになったため、Foxl1特異的にGFPが発現するトランスジェニック（Tg）カエルの作製にも着手した。このTgカエルを使って、Foxl1を中心にShh、Hippo、Wnt等のシグナル伝達経路間のクロストークを明らかにしていけば、幹細胞ニッチを形成する分子基盤の全貌を解明していくことができると期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
Yap1に関する培養実験を完了し、Yap1が予定幹細胞の脱分化や幹細胞の増殖に及ぼす影響について免疫組織化学的に解析し、結果をまとめる。
また、幹細胞ニッチの形成に中心的な役割を果たすことが予想されるFoxl1発現細胞の機能についても、さらに解析を進める。まずは、Foxl1の標的遺伝子であると予想されるWnt2bとWnt4についてin situ hybridization や免疫組織化学を用いた発現解析を行い、Foxl1の発現パターンとの関連や、変態期に幹細胞で活性化する標準Wntシグナル伝達経路との時間・空間的関連等について調べる。Foxl1特異的にGFPが発現するTgカエルの作製に成功すれば、Foxl1発現細胞におけるYap1、各Wnt、Shhの受容体、これまで幹細胞近くの繊維芽細胞で発現が上昇することが報告されているBMP4、Gli2等の発現について調べ、Foxl1の発現との関連を明らかにする。電子顕微鏡で観察したFoxl1発現細胞の細長い突起が、どのようなシグナルを幹細胞に伝えるかについても明らかにしていく。
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Research Products
(4 results)
