Study on molecular mechanisms of blastema formation and organ regeneration in a whole-body regeneration model of sea cucumber, Apostichopus japonicus.

海参全身再生模型胚基形成和器官再生的分子机制研究

• 批准号: 21K05378
• 负责人: 鳥山 優
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05378/
• 关键词: 器官再生; 再生芽; RNA-seq; 遺伝子発現解析; 幹細胞; マナマコ; 内臓放出; 横切断; 組織学

器官再生の能力は動物種や対象とする器官によって大きく異なる。ヒト再生医療を考えた際，器官レベルでの再生はまだ困難を極めており，こうした技術を今後確立していくためには，器官再生現象に関わるさらなる基礎的知識の積み上げが必要である。本研究は，再生能力の高いマナマコを研究材料とし，我々が確立した「内臓放出-横切断からの全身再生系」を用いて，内臓や失われたマナマコ前方の主要器官の再生機構を明らかにしようとするものである。その際，特に横切断面に形成される器官形成の起点となる「再生芽」に着目し，そこで発現変動する遺伝子や器官再生に関わる細胞の動態を明らかにすることを，本研究プロジェクトを通しての目的としている。2022年度は，「実験項目2. 網羅的遺伝子発現解析」の一環として，再生過程で発現変動する遺伝子(DEG)のうち「発現上昇する遺伝子」のいくつかに着目し，それらの発現をin situハイブリダイゼーション法を用いて組織・細胞レベルにて詳細に解析を行なった。その際，前年度に同定した細胞分化マーカー・幹細胞マーカー遺伝子の発現と共に解析することで，「実験項目3. 候補遺伝子発現細胞の特定」を試みた。その結果，再生過程の一時期に，やや大型の細胞が神経組織等から出現し，再生芽へと遊走していると見られる組織像が得られ，それら細胞は未分化性の維持に関わる転写因子や，様々な成体幹細胞で発現する細胞膜タンパク質を発現していることが明らかになった。また，再生芽部ではこれら細胞集団から内胚葉マーカーを発現する細胞が出現すると見られる組織像も観察された。以上，本研究期間には，マナマコの器官再生に関わる新規幹細胞様細胞を同定し，この器官再生系では細胞の脱分化・遊走・分化転換が広く関与する可能性を示すことができた。これは，器官再生機構を考える上での，基礎的・本質的な知見を広げる成果となった。

The ability to regenerate organs varies greatly from animal species to animal species. Regenerative medicine is an important aspect of organ regeneration. It is extremely difficult to regenerate organs. It is necessary to accumulate basic knowledge about organ regeneration in the future. This study is aimed at establishing a "whole-body regeneration system" with high regeneration capacity. In this study, the aim of this study was to clarify the cell dynamics associated with organ regeneration and organ development by identifying the origin and "regeneration bud" of organ formation, especially in transverse section formation. In 2022, the project 2. The analysis of gene expression in the network is a loop in which the regeneration process occurs and the gene (DEG) is detected. The analysis of gene expression in the regeneration process is carried out in detail. At the same time, in the previous year, the same time, the differentiation of stem cells and the development of stem cells were analyzed. The candidate gene is found in the cell specific. As a result, during the regeneration process, both large cells and nervous tissues appear, regenerated buds migrate, and tissue images are obtained, and both factors related to the maintenance of undifferentiated cells and the development of cell membrane proteins in adult stem cells appear. The regeneration bud was observed in the cell cluster and the embryo was observed in the tissue. In this study, the possibility of differentiation, migration, and transformation of stem cells in organ regeneration lines was demonstrated. The basic knowledge of organ regeneration mechanism

项目成果

マナマコの消化管再生過程における前後軸パターニングと領域化の解析

Manamako胃肠再生过程中前后轴模式和区域化分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Moriya;S.;Yonezu;M.;Kondo;Y.;Demizu;Y.;Kurihara;M.;Kittaka;A.;Sugiyama;T.;備瀬政晃，門岡千尋，平大輔，田中大，岡拓二;河田大輔・木戸卓幸・大島健司・灘野大太;片倉啓雄;高岡 菜月，道羅 英夫，鳥山 優，小池 亨
• 通讯作者: 高岡 菜月，道羅 英夫，鳥山 優，小池 亨

「静岡大学 ふじのくに海洋生物化学研究所」

“静冈大学藤之国海洋生物化学研究所”

静岡大学 ふじのくに海洋生物化学研究所

静冈大学藤之国海洋生物化学研究所