倍数性逆転を引き起こす未知の染色体分配メカニズムの解明

阐明导致倍性逆转的未知染色体分离机制

基本信息

批准号：
22KJ0138
负责人：
楊光
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Hokkaido University
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/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0138/
关键词：
細胞分裂倍数性染色体分配

项目摘要

本研究では、細胞分裂異常による染色体倍加後に起こる大規模な染色体喪失現象（倍数性逆転）における未知の染色体分配制御メカニズムを解明することを目的とした。染色体倍加と共に倍増する中心体による多極分裂が、大規模な染色体喪失を引き起こす主要な原因と考え、2022年度はまず、染色体倍加直後の多極分裂パターンとその後の細胞生存性に注目した。実験材料には、ヒト大腸がん由来二倍体HCT116細胞を用いた。染色体および微小管をラベルする蛍光タンパク質マーカーを用いた高解像イメージングで、染色体倍加後の細胞分裂において多極紡錘体によって染色体が三つまたは四つの核に分配されることが観察された。ヒストンマーカーの蛍光強度に基づいた定量解析では、染色体が三または四等分されるパターンの他に、2:1:1や3:2:2:1など偏った比で分配させるケースが多くあった。また、分裂末期に複数の娘細胞が融合し、多核細胞が形成されることが観察された。これらの結果、染色体倍加後の第一世代には、多様な染色体量を持つ細胞が生み出されることが分かった。さらに、長期追跡ライブイメージング解析から、3.5倍体相当以上の染色体量を持つ娘細胞の生存性が高いことが確認された。これらの結果から、染色体倍加に続いて発生する多極分裂は染色体量から細胞核数までの細胞性質に影響し、多様な子孫細胞を生じることが明らかになり、これらの特徴が子孫細胞の生存性に大きく影響する可能性が示された。そのほか、倍数性逆転を引き起こす特徴的なプロセスを特定するための、低侵襲広視野と高解像三次元撮像を同時実施できるマルチスケール顕微鏡システムに改良を加えた。細胞を長期にわたって観察するためのインキュベーション環境を整え、追跡用広視野画像を取得しながら視野内の特定細胞を自動認識して、局所的に高解像三次元撮像を実現できるプログラムを構築した。

本研究的目的是阐明由于细胞分裂异常导致染色体加倍后发生的大规模染色体丢失现象（倍性反转）中控制染色体分离的未知机制。考虑到随着染色体加倍而加倍的中心体的多极分裂是大规模染色体丢失的主要原因，2022年我们首先关注染色体加倍后立即的多极分裂模式以及随后的细胞存活。使用源自人结肠癌的二倍体HCT116细胞作为实验材料。研究人员利用标记染色体和微管的荧光蛋白标记物进行高分辨率成像，观察到在染色体加倍后的细胞分裂过程中，多极纺锤体将染色体分离成三个或四个细胞核。在基于组蛋白标记的荧光强度的定量分析中，除了染色体被分为三或四的模式外，还有许多染色体以偏向比例分布的情况，例如2:1:1或3:2:2 :1。此外，观察到多个子细胞在分裂末期融合形成多核细胞。这些结果表明，在染色体加倍后的第一代细胞中产生了具有不同数量染色体的细胞。此外，长期随访活体成像分析证实，染色体数量等于或大于3.5倍性的子细胞具有高活力。这些结果表明，染色体加倍后发生的多极分裂影响从染色体含量到细胞核数量的细胞特性，产生多样化的后代细胞，并且这些特性可能影响后代细胞的活力。它有很大的影响此外，我们还改进了多尺度显微镜系统，该系统可以同时进行微创宽视野和高分辨率三维成像，以识别导致倍性逆转的特征过程。我们创建了一个程序，可以创建长期观察细胞的孵化环境，自动识别视野内的特定细胞，同时获取宽视野图像进行跟踪，实现局部高分辨率三维成像。