Novel roles for the transcription factor OTX2 in the epiblast that regulate head development

转录因子 OTX2 在外胚层中调节头部发育的新作用

基本信息

批准号：
21K06204
负责人：
近藤寿人
金额：
$ 2.66万
依托单位：
JT Biohistory Research Hall
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度の研究では、（１）胚のエピブラスト細胞が頭部から尾側への移動しながら神経系原基を作る過程へのOTX2の関与、（２）OTX2の下流遺伝子の解析、（３）OTX2と発現・機能の上で逆相関が予測されるWntシグナルとの関わりの解析ーーこれら３つの研究テーマのうち（３）の研究を重点的に進めた。エピブラスト幹細胞をモデルとして用いた。まず、(A)エピブラスト幹細胞でのOTX2の発現抑制によって発現を変化させる遺伝子群と、(B)エピブラスト幹細胞に強いWntシグナルを付加した場合に発現を変化させる遺伝子群を解析した。(A)と(B)の遺伝子群の間に高い共通性があることを確認した。胚の中枢神経系原基（神経幹細胞集団）の形成では、まずOTX2を発現する前部エピブラスト細胞が前部中内胚葉に向かって集合して脳の原基をつくる。その脳原基の後端の細胞群はOTX2発現を失うとともにWntシグナルが高い後方に移動して、頭部に近い脊髄の原基となる。この間に、前部から後部にかけての脳の領域性が決定されると考えられる。このプロセスを解析するために、まず、エピブラスト幹細胞から直接に神経幹細胞株を樹立する方法を確立した。その神経幹細胞株樹立の過程で、細胞をさまざまの強度のWntシグナルに晒すことによって、前脳、中脳、菱脳、頸部脊髄、胸部脊髄に対応する神経幹細胞株を樹立することができた。

2020财年进行的研究重点是（1）OTX2参与胚胎外胚层细胞从头部迁移到尾侧形成神经系统原基的过程，（2）OTX2下游基因分析，（3）OTX2下游基因分析OTX2 和 Wnt 信号之间的关系，预计它们在表达和功能方面具有负相关性 - 我们重点研究这三个研究主题中的 (3)。使用外胚层干细胞作为模型。首先，我们分析了（A）通过抑制外胚层干细胞中OTX2表达而表达变化的一组基因，以及（B）当向外胚层干细胞添加强Wnt信号时表达变化的一组基因。证实(A)和(B)中的基因组之间存在高度的共性。在胚胎中枢神经系统原基（神经干细胞群）的形成过程中，表达OTX2的前外胚层细胞首先向前中内胚层聚集，形成脑原基。大脑原基后端的细胞失去OTX2表达并移动到Wnt信号高的后方，成为靠近头部的脊髓原基。在此期间，大脑从前到后的区域性质被认为是确定的。为了分析这个过程，我们首先建立了一种直接从外胚层干细胞建立神经干细胞系的方法。在建立神经干细胞系的过程中，我们通过将细胞暴露于不同强度的Wnt信号，能够建立对应于前脑、中脑、菱脑、颈脊髓和胸脊髓的神经干细胞系。