骨と骨髄の発生における未分化間葉系細胞の分化運命決定機序の解析

骨及骨髓发育过程中未分化间充质细胞分化命运决定机制分析

基本信息

批准号：
21K08417
负责人：
住谷瑛理子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo (2022)Kyushu University (2021)
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

哺乳類の主要な造血の場である骨髄を構成する骨髄ストローマ細胞は、造血幹細胞の維持に働く細胞集団であることが知られているが、発生学的な出自については十分に解明されていない。本研究は胎児期に出現する最初期の骨髄ストローマ細胞の起源と分化系譜を解析することで骨髄造血環境が構築される機序の解明を目指す。これまでの研究において胎齢15日(E15)のマウス胎仔軟骨膜に局在するRANKL発現細胞（E15-RANKL陽性細胞）を見出し、この細胞が発生の進行に伴いOsx陽性骨芽細胞やLepR陽性骨髄ストローマ細胞を含む複数の間葉系細胞種に分化する未分化な細胞であることを明らかにした。そこでこの未分化細胞の性状を知るために、E15-RANKL陽性細胞を一細胞RNA-seq法により解析したところ、E15-RANKL陽性細胞は「骨芽細胞様の幼若細胞」「骨髄ストローマ細胞様の幼若細胞」など５種類のクラスターに大別できることが分かった。この結果はE15-RANKL陽性細胞がすでに分化の方向性が定まった細胞集団であることを示唆する。一方、E15-RANKL陽性細胞の中にはRANKLを高発現する細胞集団が存在することが分かった。このRANKL高発現細胞は細胞外基質の分解に関わるMMP類を産生すること、軟骨と骨髄の境界に局在すること、膜タンパク質Xを特異的に発現することが明らかになった。またX発現細胞特異的にRANKLを欠損したマウスでは、E15において破骨細胞や一次骨化中心の形成遅延がみられた。本研究により胎仔の骨髄ストローマ細胞前駆細胞や骨髄の発生に寄与するRANKL高発現細胞を新たに見出した。今後、これらの幼若細胞と分化の進んだ骨髄ストローマ細胞の系譜関係、分化の分子メカニズムや造血への寄与を明らかにすることで骨髄発生に関する基盤的知見を得ることを目指す。

骨髓基质细胞构成骨髓，是哺乳动物造血的主要场所，已知是维持造血干细胞的细胞群，但其胚胎学起源尚未完全阐明。本研究旨在通过分析胎儿期最早出现的骨髓基质细胞的起源和分化谱系，阐明骨髓造血环境的构建机制。在之前的研究中，我们发现RANKL表达细胞（E15-RANKL阳性细胞）位于胚胎龄15天（E15）的小鼠胚胎的软骨膜中，随着发育的进展，这些细胞成为Osx阳性成骨细胞和LepR-结果显示，这些细胞是未分化的细胞，可分化为包括基质细胞在内的多种间充质细胞类型。为了了解这些未分化细胞的本质，我们通过单细胞RNA-seq分析了E15-RANKL阳性细胞，发现E15-RANKL阳性细胞是“成骨细胞样年轻细胞”和“骨细胞”。骨髓基质细胞样细胞。”研究发现，这些细胞大致可分为五种类型的簇，其中包括“未成熟细胞”。该结果表明E15-RANKL阳性细胞是分化方向已经确定的细胞群。另一方面，发现在E15-RANKL阳性细胞中，存在高表达RANKL的细胞群。结果表明，这些RANKL高表达细胞产生参与细胞外基质降解的MMP，定位于软骨和骨髓之间的边界，并特异性表达膜蛋白X。此外，X表达细胞中特异性缺乏RANKL的小鼠在E15时表现出破骨细胞和初级骨化中心的延迟形成。通过这项研究，我们新发现了胎儿骨髓基质细胞前体细胞和高表达RANKL的细胞，这些细胞有助于骨髓发育。未来，我们的目标是通过阐明这些年轻细胞与高度分化的骨髓基质细胞之间的谱系关系、分化的分子机制及其对造血的贡献，获得有关骨髓发育的基础知识。