2023 Fiscal Year Annual Research Report
細胞間相互作用を介した気管間充織の細胞多様化獲得プロセスの解明
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22K15111
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
中山 彰吾 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (50917747)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 形態形成 / 気管 / 間充織 / シングルセルRNAシークエンス / 細胞多様性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気管組織は、軟骨組織や平滑筋組織などの間充織により支持されることで、適切な管腔構造を維持している。また、気管軟骨は特徴的な縞状のパターンを形成することが知られているが、これら形態パターンを生み出すメカニズムはいまだに明らかにされていない。現在、気管上皮組織における多様性獲得機構が明らかにされている一方で、気管間充織の細胞亜集団の解析やそれら多様化プロセスの理解は非常に乏しい。そこで、本研究では、発生過程における気管間充織の多様性獲得機構を明らかにする目的で、発生過程における気管組織のシングルセルトランスクリプトーム解析やLineage tracing実験を進めた。まず経過時的な気管組織のscRNA-seqの結果から、間充織を構成する細胞として、気管軟骨前駆細胞、気管線維芽前駆細胞、平滑筋細胞を同定した。さらに、発生初期でのみ見られるSox9陽性の未成熟細胞を見出した。そこで、scRNA-seqデータから細胞系譜を推定するSlingshot解析を行い、これらSox9陽性の未成熟細胞が、気管軟骨・繊維芽細胞に分化する可能性を見出した。また、Sox9creER2マウスを用いて、この未成熟細胞のLineage tracing実験を行ったところ、気管軟骨・繊維芽前駆細胞に分化することが明らかとなった。さらに、scRNA-seqデータから、細胞間相互作用を推定するCellChatを用いて、分化誘導に重要な候補因子を同定した。その中でHedgehogシグナルに着目し、呼吸器上皮特異的にSHHをノックアウトするマウスを解析したところ、気管軟骨細胞への分化が抑制されることを見出した。上記の結果から、本研究における目的である気管間充織の細胞集団を同定するとともに、それら多様性獲得機構に重要なシグナル因子を見出すことに成功したと考えている。
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