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

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。

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。