【研究領域課題番号】19H01048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

冠動脈 / 発生 / 再生 / 進化 / 病態 / 心臓血管系 / 冠循環

【研究成果の概要】

本研究の目的は、「神経堤細胞-マクロファージ-内皮細胞連環」を中心に、冠循環発生における多細胞系譜間相互作用の役割の解明、多細胞連携に基づいた脊椎動物における冠循環の進化に関する仮説の提示、発生学的知見に基づく新しい治療法創出基盤の形成を実現することである。本年度は、心臓内神経堤細胞とマクロファージのマルチオーム解析、マウス胚と鳥類胚による発生学的実験、脊椎動物における冠血管比較、マウス心筋梗塞モデル実験などを実施し、以下の結果を得た。①心臓内神経堤細胞は骨軟骨前駆細胞様の段階を経て、骨軟骨分化と共通および神経堤特有の転写制御ネットワークによって、平滑筋や弁間質細胞など多様な系譜に分化する。②神経堤細胞除去によりリンパ管形成とマクロファージ分布に変化をきたす。③胎生期心臓内マクロファージは多様な転写プロファイルを示し、心筋梗塞巣のマクロファージ多様性と類似する。④マウス胎生期冠動脈起始部は、大動脈心外膜下脈管網（ASV）と心室側血管網の接合部に生じる大動脈への複数チャネルから、Sema3E-PlexinD1シグナル依存性のリモデリングによって形成される。⑤ASVの起始部と走行は魚類と両生類の冠動脈と類似し、両者の相同関係が示唆される。⑥ASVと心大血管腹側のリンパ管、咽頭領域のリンパ管網は二次心臓領域に由来する。⑦マウス心筋梗塞部位ではマクロファージなどの血球系細胞の増加、血管及びリンパ管新生に加えて神経堤由来細胞の増加が見られる。以上の成果は、心臓血管系を発生・進化・病態の3つの視点から複合的に捉える新たな理解に貢献するとともに、心疾患の病態の理解と新規治療法開発にもつながる知見であり、さらに次年度以降の研究計画の基盤を充実させるものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】22249011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生 / 再生 / 肝炎 / 線維化 / 細胞増殖 / サイトカイン / 細胞分裂 / 細胞肥大 / 細胞周期 / FGF / 幹細胞 / 肝障害 / ニッチ

【研究成果の概要】

肝臓は再生能を備えたユニークな臓器として知られている。本研究では、肝臓の一部を切除した後の肝再生においては、肝細胞が肥大することが重要であることを示し、従来の再生モデルに大幅な修正を加えた。また、炎症を伴う肝障害においては、しばしば門脈域に肝前駆細胞の出現することが知られている。本研究により、肝前駆細胞の出現にはFGF7が必要であること、肝前駆細胞の出現が肝障害からの回復に重要であることを明確にした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】48,620千円 (直接経費: 37,400千円、間接経費: 11,220千円)

【研究分野】眼科学

【研究領域課題番号】19592038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

網膜 / 視機能 / 発生 / 再生 / 炎症 / サイトカイン / 分化 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

自然経過では再生しない網膜視細胞を分化誘導し、網膜機能を再生することは、現代の大きな課題の一つである。しかし、これまでの研究では、網膜細胞の中でも視細胞は誘導されにくいことが知られていた。一方、再生すべき網膜微小環境では通常とは異なった各種シグナルが活性化されている。その中で今回我々は、視細胞分化と、炎症刺激でも活性化されるNotchシグナルの関係を分子レベルで解析し、Numbが視細胞分化を許容し得ることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】17637003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

内胚葉 / 消化器 / 発生 / 再生 / 分子基盤

【研究成果の概要】

本企画調査では,平成18年度に科学研究費補助金特定領域研究を組織するため、6名の研究代表者・分担者による研究会議・国内外の学会における情報収集・外国人研究者との意見交換を行った。
1.研究会議;6・7・8・10月に、特定領域研究申請の為の研究打ち合わせを東京で行った。会議では、申請書の打ち合わせだけでなく内胚葉研究全般に関する情報交換や議論も行い、研究者同士の活発な議論が5〜6時間続けられた。
2.学会における情報収集
発生生物学会;6月、仙台、参加者(全員参加)
国際発生生物学会;9月、オーストラリア・シドニー、参加者(菊池・粂)
分子生物学会;12月、福岡、参加者(菊池・粂・横内・中越・高橋)
発生生物における国内外の代表的な学会に参加し、内胚葉研究の現状と今後の方向性に関し、多くの国内外の研究者と活発な議論を行った。学会の参加により得られた様々な研究情報は、会議で報告し情報の共有化を行った。
3.特定領域研究の申請;平成18年度発足の特定領域研究に「消化器形成の分子基盤」として研究計画書を作成し申請を行った。申請では、4つの研究項目(変異体作製・解析、基本デザイン・多様性、器官形成・細胞分化、再構築系)を設け、総勢16人による研究計画を立案した。
本企画調査で行われた4回の研究会議では、内胚葉研究に関する議論・意見交換が活発に行われ、極めて有益であった。今後はこの会議の話し合いで得られた研究の方向性や共同研究等の実現を目指した活動を続けて行く予定である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】腎臓内科学

【研究領域課題番号】15659205 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腎臓 / 発生 / 再生 / 後腎 / 高速in situ hybridization法

【研究成果の概要】

高速in situ hybridization法は、組織を96穴プレートに固定し、in situ hybridization法のすべての過程を96穴プレートで行い、週当たり1000遺伝子程度のin situ hybridization解析をおこなう方法である。本研究課題ではマイクロアレイ法、ディファレンシャルディスプレイ法、サブトラクティブハイブリダイゼーション法などのスクリーニング法と高速in situ hybridization法を組み合わせた効率的なスクリーニング方法の開発をおこなった。
後腎(胎生期腎臓)の凝集間葉細胞は腎臓の前駆細胞と考えられ、同細胞に特異的に発現している遺伝子は腎臓の発生再生に関わる遺伝子である可能性が高いと考えられる。同細胞に特異的に発現している遺伝子を効率よくスクリーニングするために高速in situ hybridization法を用いた。まず、胎生18日目のラット後腎のmRNAと成体マウス腎臓のmRNAとでサブトラクティブハイブリダイゼーション法をおこない、後腎特異的サブトラクションライブラリーを作製した。このライブラリーよりランダムにセレクトしたクローンをプローブとし、後腎に対して高速in situ hybridizationを行なった。高速in situ hybridization法は染色の感度などには改善の余地があるものの、スクリーニング方法として十分使える方法であることがわかった。本研究より、凝集間葉細胞に特異的に発現する遺伝子は同定できなかったものの、興味深い発現パターンを示す複数の遺伝子が同定でき、今後、これらの遺伝子について解析を進めていく予定である。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】12307016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

幹細胞 / 骨髄 / 心筋細胞 / 再生 / 心不全 / 細胞分化 / 細胞移植 / 再生医学 / 骨髄細胞 / 発生

【研究成果の概要】

本研究では骨髄間質細胞を分化誘導することにより心筋細胞を作製し、心不全治療に応用しうるレベルに至るまでの基礎研究を行った。今回の一連の研究を通して、(1)骨髄中の多分化成体幹細胞を用いることにより心筋細胞が分化誘導できること、(2)この現象はマウスのみでなく、ヒトの骨髄成体幹細胞を用いても再現できること、(3)骨髄由来の心筋細胞は胎児期心室筋の表現型を取ること、(4)分化当初は洞結節型の活動電位を呈するが、分化とともに心室筋型の活動電位を呈すること、(5)交感神経α1受容体を発現し、心肥大作用を伝達すること、(6)交感神経神経β受容体を発現し、陽性変時作用、陽性変力作用を伝えること、(7)副交感神経ムスカリンM2受容体を発現すること、(8)蛍光色素GFPと心筋特異的プロモーターを使用することにより、心筋細胞のみを単離出来ること、(9)単離した再生心筋細胞を心臓内に移植すると、心臓内で長期間生着出来ること、(10)このような幹細胞は心筋梗塞などの心筋の壊死炎症がある状況では拘束部位に移動し、心筋やほかの細胞に分化する能力を持つこと、(11)ある種のサイトカインは骨髄から幹細胞の移動に積極的に働くこと、(12)幹細胞と心筋細胞の共培養は幹細胞の心筋分化を誘導する可能性のあること、(13)心筋分化能のある骨髄成体幹細胞の表面抗原はヒトとマウスで異なること、(14)ヒトの骨髄成体幹細胞はin vitroで長期間培養するとテロメアの長さの関係で細胞増殖できなくなるが、いくつかの遺伝子導入を行うことにより、細胞増殖できるようになることなどが明らかとなった。このことは骨髄成体幹細胞から分化誘導した心筋細胞は生体内の心筋とほぼ同等の性質を持ち、心筋細胞移植が一歩現実に近づいたことを意味するものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】43,500千円 (直接経費: 37,200千円、間接経費: 6,300千円)