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魚類の四肢再生における細胞ダイバース過程のin vivo単一細胞解析

研究代表者
田村宏治
東北大学・大学院生命科学研究科 動物発生分野
http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/tamlab/

研究概要

 哺乳類における四肢などの器官再生の実現のためには、再生における幹細胞の細胞分化・脱分化過程の生体内での理解が重要ですが、ほとんどの場合in vitroでしか解析されていないのが現状です。その理由は、組織の大きさと透明性の限界や分化過程が長期間であることで、ほとんど器官再生ができない哺乳類だけでなく、器官再生が可能な両生類でも状況は同じです。たとえば、両生類における四肢再生の元になる再生芽幹細胞の生成過程(リプログラミングが起こる?)も、逆に幹細胞が分化する過程も細胞レベルで可視化・追跡された例はほとんどありません。一方で、それらが技術的に可能であるゼブラフィッシュが付属肢として再生するのは鰭条と呼ばれる魚類特有の膜性骨骨格であって、四肢に相当する胸ビレ内骨格は再生しないと報告されていました(そして、わたしたちの追試実験においてもこれは事実です)。
このような現状に対し、わたしたちは最近、仔魚期であればゼブラフィッシュの胸ビレ内骨格部分も再生することを見出し(参考文献1)、その過程を細胞レベルで追跡するシステムを構築しています。これを使うと、間充織細胞の脱分化過程と幹細胞維持さらに幹細胞の分化過程をin vivoにおいて単一細胞レベルで可視化・追跡することが可能となるはずです。そこで本研究では、この魚類胸ビレ内骨格(四肢相同構造)再生系を用い、器官再生の基盤の一つである細胞分化と脱分化の過程を生体内において単一細胞レベルで可視化し、その過程の分子機構を明らかにすることを目標とします。
わたしたちが独自に発見した現象に基づく本研究によって、器官再生の幹細胞生成過程における細胞分化・脱分化の時系列の理解や、細胞分化過程における個々の細胞の特徴の時間的推移の理解などが可能となることが期待できます。ヒレ再生には軟骨細胞・骨細胞・筋細胞など多様な細胞種が関与しており、再生における細胞の脱分化再分化過程の単一細胞解析は、「組織内の細胞社会ダイバーシティーを統合的に解析する」典型例となると考えています。

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参考文献

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