機械刺激依存的プロモーターを用いた生体応答の可視化の研究

使用机械刺激依赖性启动子的生物反应可视化研究

基本信息

批准号：
11J08517
负责人：
番匠俊博
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞に負荷される力刺激は、組織の発生や恒常性維持に極めて重要である。機能的な心臓が形成されるためには、胚発生期に適切な心拍と血流による力刺激が維持されてなくてはならない。しかし、細胞がどのように力刺激を受容し、心臓発生を司っているのかはほとんど理解されていない。我々は、ゼブラフィッシュをモデルとして、心臓内の血流が生み出すせん断応力がmicroRNA-21 (miR-21)の発現を心臓弁形成領域に誘導し、弁形成を制御することを明らかにした。本研究はNature Communications誌に掲載され、Nature Japanに「注目の論文」として取り上げられた。さらに本研究は東北大学工学部とも連携して行い、融合領域的な視点を導入している。工学系の学会(バイオエンジニアリング講演会)にも招待講演として発表したことから、本研究成果は生物工学などの分野の発展にも貢献できると考えられる。さらにmiR-21の機能を詳細に解析するため、miR-21を欠損したmiR-21ノックアウトマウス(KOマウス)を作成した。miR-21KOマウスは、ゼブラフィッシュの場合と異なり、胚発生は正常に進行し、生後の成長や生殖にも異常を示さなかった。しかしながら、miR-21は様々な組織の損傷に応じて発現上昇することが報告されているため、皮膚の創傷治癒過程にmiR-21が関与していることが想定された。そこでmiR-21KOマウスの皮膚創傷治癒過程を観察した。マウス背部に1cmの全層切込み損傷を与えると、受傷後1日から傷周縁部の上皮や肉芽組織でのmiR-21の発現上昇が捉えられた。そしてmiR-21KOマウスの皮膚創傷治癒過程を観察すると、損傷後の皮膚の再上皮化が通常よりも早く進行し、瘢痕形成が抑制された。このことはmiR-21の抑制によって皮膚の創傷治癒を促進できる可能性を示唆する。例えば、miR-21の機能を阻害するanti-miR-21などの拡散医薬品による損傷の治癒促進が考えられる。

施加于细胞的力刺激对于组织发育和体内平衡维持极其重要。为了形成功能性心脏，在胚胎发育过程中必须维持心跳和血流的适当力刺激。然而，人们对细胞如何接受力刺激并控制心脏发育知之甚少。以斑马鱼为模型，我们发现心内血流产生的剪切应力会诱导心脏瓣膜形成区域中微小RNA-21（miR-21）的表达，从而调节瓣膜形成。这项研究发表在《自然通讯》杂志上，并在《自然日本》杂志上作为“专题论文”进行专题报道。此外，这项研究是与东北大学工程学院合作进行的，引入了跨学科的视角。由于这项研究的结果被作为工程会议（生物工程会议）的特邀报告发表，因此人们认为这项研究的结果也可以为生物工程等领域的发展做出贡献。此外，为了详细分析 miR-21 的功能，我们创建了缺乏 miR-21 的 miR-21 敲除小鼠（KO 小鼠）。与斑马鱼不同，miR-21KO 小鼠胚胎发育正常，出生后生长或繁殖没有异常。然而，由于有报道称 miR-21 会因各种组织损伤而上调，因此推测 miR-21 参与了皮肤伤口愈合过程。因此，我们观察了miR-21KO小鼠的皮肤伤口愈合过程。当小鼠背部进行1cm全层切口损伤时，从损伤后第1天起，在伤口周围的上皮和肉芽组织中观察到miR-21的表达增加。当观察miR-21KO小鼠的皮肤伤口愈合过程时，他们发现受伤后皮肤的再上皮化进程比正常情况更快，并且疤痕形成受到抑制。这表明抑制 miR-21 可能会促进皮肤伤口愈合。例如，抑制 miR-21 功能的抗 miR-21 等扩散药物可能会促进伤口愈合。