上皮形成からみる神経管の成り立ち

从上皮形成的角度看神经管的起源

基本信息

批准号：
08J09602
负责人：
下北英輔
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09602/
关键词：
Secondary neurulation 神経管上皮化ニワトリ胚 Pax2 Sox2 Tbx61 Rho family 管形成上皮極性神経分化

项目摘要

我々の体の中にある多くの器官は上皮細胞によって構成される管構造から成る。生体3次元環境における上皮管形成の仕組みを知ることは極めて重要であるにもかかわらず、モデル系の欠如からその解析は立ち遅れている。本研究では、体の後方領域(尾側)で見られる神経管形成Secondary neurualtion (SN)を新たなモデル系として立ち上げ、その形成メカニズムについて解析を行った。SNでは、間充織細胞が上皮化することによって、管構造が形成される。また、本研究では、ニワトリ胚を用いて解析を行っている。まず、遺伝子操作の実験系を確立するためにSNを起こす細胞の由来を検証したところ、後方神経板の上皮細胞に由来することが分かった。次に、SNで発現する転写因子Pax2を本来は管構造を作らないはずの中胚葉領域に強制発現させたところ、Pax2を発現した細胞は異所的にSNを起こし、神経管を形成することを示した。また、Pax2の下流では、転写因子Tbx61の発現抑制が必要であることを示した。さらには、Pax2は転写因子Sox2のN1エンハンサーを介してSox2を発現させること、そしてSox2が異所的なSNに必要十分であることを示した。その他、アクチン骨格制御因子として知られるRho family (Rac1, Cdc42)遺伝子の役割を調べた。その結果、Rac1の適度な活性化がSNの上皮化に必要であること、Cdc42の活性は低く抑えられていることが重要であることが示された。本研究では、Sox2(Pax2)といった転写因子がSNのマスター遺伝子として機能することを明らかにした。ランダムな間充織細胞から規則正しい上皮管構造への変化がこのような単一の転写因子の発現調整によって、引き起こされていることはとても意義深い。本研究の結果は、管構造の詳細な形成メカニズムを理解する上での重要な足がかりになると考えられる。様々な細胞を管構造へと変化させることが可能になれば、再生医療への応用も期待できる。

我们体内的许多器官由由上皮细胞组成的导管结构组成。尽管知道上皮管在生物三维环境中的作用非常重要，但是由于缺乏模型系统，该分析在幕后。在这项研究中，我们启动了在人体后部区域（尾部）中看到的二次神经管形成（SN）的新模型系统，并分析了其形成机理。在SN中，将间充质细胞上皮化以形成导管结构。在这项研究中，使用鸡胚胎进行分析。首先，当我们检查导致SN建立基因工程实验系统的细胞的起源时，我们发现它们起源于后神经板的上皮细胞。接下来，当在SN中表达的转录因子PAX2被迫在中胚层区域表达（通常不会形成导管结构）时，表明表达PAX2的细胞会引起SN并形成神经管。此外，结果表明，转录因子TBX61表达的抑制是PAX2的下游。此外，PAX2通过转录因子SOX2的N1增强子表达SOX2，并表明SOX2对于异位SNS来说是必要的且足够的。此外，我们研究了Rho家族（RAC1，CDC42）基因的作用，称为肌动蛋白骨骼调节剂。结果表明，SN上皮化需要中等的Rac1激活，并且Cdc42活性很重要。在这项研究中，我们揭示了SOX2（PAX2）等转录因子充当SNS的主基因。非常重要的是，从随机间充质细胞变为有序上皮管结构是由这种单个转录因子的表达调节引起的。这项研究的结果被认为为理解管结构的详细形成机理提供了重要的垫脚石。如果可以将各种细胞转化为导管结构，则可以将其应用于再生医学。