両生類の高い器官再生能に寄与する組織幹細胞の同定とその再生時活性化機構の解析

促进两栖类器官高再生能力的组织干细胞的鉴定及其再生过程中的激活机制分析

基本信息

批准号：
22KJ1051
负责人：
加藤寿美香
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1051/
关键词：
再生アフリカツメガエル組織幹細胞

项目摘要

アフリカツメガエルの幼生は尾が切断されても１週間程度で脊索・脊髄・筋肉などの組織を含む完全な尾を再生することができる。ツメガエル幼生尾再生は組織の脱分化や分化転換が観察されないことから、各組織に存在する幹細胞由来の未分化細胞が産生・集合して再生芽を形成し、それぞれが由来する組織の細胞に分化して新たな尾（再生尾）が形成されると考えられている。しかしツメガエルにおいては殆どの組織で幹細胞マーカー遺伝子が同定されておらず、組織幹細胞の挙動を直接的に調べるのが難しいため、各組織幹細胞を活性化する分子機構や未分化細胞を経て分化組織が形成される細胞系譜は不明である。本研究は、ツメガエル幼生尾の再生組織を構成する分化細胞の由来となる各組織幹細胞と、それらが再生組織中の分化細胞に至る前駆細胞系列をsingle cell RNA-Seq（scRNA-Seq）解析を用いて同定することを目指している。当該年度では、組織中に微量に存在すると考えられる幹細胞をscRNA-Seqで解析するために、まず複数種で有効性が示されている幹細胞純化法のside population法をツメガエルに適用して幼生再生芽の組織幹細胞の濃縮を試みた。side population法は組織幹細胞が一般に高い薬剤排出能を持つことを利用し、DNA結合色素Hoechst 33342に対して低染色性となる分画（side population; SP）を分取することで組織幹細胞が濃縮された細胞集団を得る手法であり、ツメガエル幼生尾・再生芽においてもSP分画が検出された。次に分取したSP分画を用いてscRNA-Seqを実施し、先行研究の幹細胞非濃縮幼生尾scRNA-Seqデータと統合して解析を行った結果、SP分画において筋衛星細胞や神経前駆細胞の濃縮が確認されたことから、SP分画には他にも未知の組織幹細胞が含まれると考えている。

即使非洲爪蟾幼虫的尾巴被切断，它也能在大约一周内再生出完整的尾巴，包括脊索、脊髓和肌肉等组织。由于在非洲爪蟾幼虫尾部再生中未观察到组织去分化和转分化，因此认为来自各组织中存在的干细胞的未分化细胞被产生并聚集形成胚基，然后该胚基分离成其来源组织的细胞。通过新尾巴的形成而形成新尾巴（再生尾巴）。然而，在爪蟾中，大多数组织中的干细胞标记基因尚未被鉴定，因此很难直接研究组织干细胞的行为，形成的细胞谱系也是未知的。本研究对每个组织干细胞进行了单细胞RNA测序（scRNA-Seq）分析，组织干细胞是构成非洲爪蟾幼虫尾部再生组织的分化细胞的起源，以及导致分化的祖细胞谱系。目的是利用这种方法来识别再生组织中的细胞。在本财年，为了使用scRNA-Seq分析被认为微量存在于组织中的干细胞，我们首先应用了侧群法，这是一种已被证明在多个物种中有效的干细胞纯化方法，我们尝试富集芽组织干细胞。侧群法利用组织干细胞通常具有高药物排泄能力的特点，通过分离 DNA 结合染料 Hoechst 33342 的染色低的部分（侧群；SP）来浓缩组织干细胞。 SP在非洲爪蟾幼虫尾部和芽基中也检测到了该部分。接下来，我们使用收集的 SP 级分进行 scRNA-Seq，并通过将其与先前研究中的干细胞非富集幼虫尾部 scRNA-Seq 数据进行整合进行分析，由于细胞富集得到证实，我们认为 SP 级分包含其他未知组织。干细胞。