組織再構築におけるカスパーゼ活性化パターンの時空間的解析と生理的意義の解明

组织重塑过程中 caspase 激活模式的时空分析及其生理意义的阐明

• 批准号: 08J10543
• 负责人: 中嶋 悠一朗
• 金额: $ 1.15万
• 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: 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-08J10543/
• 关键词: アポトーシス; 細胞増殖; 組織リモデリング; カスパーゼ; 生体イメージング; 細胞間相互作用; 細胞周期ダイナミクス; プログラム細胞死; 発生; ショウジョウバエ; アポトーシス; 細胞増殖; 組織リモデリング; カスパーゼ; 生体イメージング; 細胞間相互作用; 細胞周期ダイナミクス; プログラム細胞死; 発生; ショウジョウバエ

発生や病態にて観察される組織リモデリングは細胞の増殖、分化、移動、そして死といった様々な細胞の振る舞いを統合した現象である。その中で、細胞の「死」と「増殖」は最も基本的な振る舞いであり、組織を再構築し、恒常性を維持する上で互いに協調し合った両者のバランスが重要である。したがって細胞の死と増殖のバランスの破綻は発生異常にとどまらず、がんや神経変性といった疾患への関与が想定される。近年、組織リモデリングにおいて、カスパーゼの活性化を介した細胞死「アポトーシス」と細胞増殖が密接に関連し合うこと、その重要性が示唆されている。一方で、生理的条件下でアポトーシスと細胞増殖をつなぐメカニズムに焦点をあわせた研究はほとんどなく、生体内での両者の協調における細胞レベルの振る舞いや分子メカニズムに関して多くが未だ不明である。本研究では生理的に起こるアポトーシスを単一細胞レベルの解像度で可視化する系を構築し、組織内での時空間的なカスパーゼ活性化パターンを明らかにすることで、リモデリングにおけるアポトーシスの制御機構、そして周辺細胞との相互作用を解明することを目指した。これまでにショウジョウバエ蛹期における腹部表皮再構築を系として、FRET型のカスパーゼ活性化検出プローブを用いたカスパーゼ活性化パターンの詳細な記述を行った。本年度は、遺伝学的および人工的に周辺の増殖細胞に操作を施すことで、死にゆく細胞のカスパーゼ活性化パターンが増殖細胞との局所的な相互作用により制御されている可能性について検討し、実験的にその存在を示した。さらに増殖細胞の時空間的な細胞周期ダイナミクスとの相関を知るために、S/G2/M期をモニターする蛍光タンパク質プローブを導入し、細胞周期のS/G2期からM、G1期への進行が細胞非自律なアポトーシスを誘導するのに必要であることを見出した。本研究は組織リモデリングにおける細胞増殖とアポトーシスを結びつける細胞間協調の仕組みに新たなコンセプトを提示した。

在发育和病理学中观察到的组织重塑是一种整合各种细胞行为的现象，例如细胞增殖，分化，迁移和死亡。其中，细胞死亡和增殖是最基本的行为，两者之间的平衡相互协调，对于重建组织和维持稳态至关重要。因此，细胞死亡和增殖之间的平衡分解不仅限于发育异常，但预计将与癌症和神经变性等疾病有关。近年来，有人提出，通过激活caspase及其在组织重塑中的重要性通过细胞死亡“凋亡”与细胞增殖密切相关。另一方面，很少有研究集中在生理条件下将凋亡和细胞增殖联系起来的机制，并且在体内协调中的细胞行为和分子机制方面仍然未知。在这项研究中，我们旨在通过构造一个系统，以单个细胞水平分辨率，并揭示组织内的时空caspase激活模式，旨在通过构建一个可视化生理上发生的凋亡的系统来阐明在重塑过程中控制凋亡的机制。到目前为止，我们已经使用FRET型caspase激活检测探针描述了caspase激活模式，该探针在果蝇的pupal阶段使用腹部表皮重建。今年，我们调查了通过在遗传和人为地操纵周围增殖细胞的可能性，垂死细胞的caspase激活模式受到与增殖细胞的局部相互作用的控制，并在实验中证明了其存在。此外，为了找出与增殖细胞的时空细胞周期动力学的相关性，我们引入了一种荧光蛋白探针，该荧光蛋白探针可以监测S/G2/M相，并发现从S/G2相诱导非副型apoptosis是必需的。这项研究提出了一个新的概念，用于将细胞增殖和组织重塑中的细胞凋亡联系起来。