Mechanisms for the initial process of hair cell regeneration in avian inner ears

哺乳類とは異なり、鳥類の聴覚器官である基底乳頭では、有毛細胞再生が自発的に誘導され、聴覚機能も再生される。鳥類とは異なり、哺乳類では有効性が期待できるレベルの聴覚機能再生は報告されていない。近年、鶏に関する遺伝子情報が充実し、網羅的遺伝子解析手法を用いて、これまで困難であった鳥類における有毛細胞再生に関連する遺伝子およびシグナルの詳細な分子生物学的解析が可能となった。本研究では、鶏蝸牛器官培養系を用い、支持細胞から有毛細胞への直接分化転換による有毛細胞再生過程の網羅的遺伝子解析を行い、支持細胞の活性化メカニズム、活性化した支持細胞の細胞生物学的特徴、活性化支持細胞から有毛細胞への分化転換の分子機構の解明に関する研究を実施した。単一細胞レベルでの網羅的遺伝子発現解析データのpseudotime trajectory analysisを行い、経時的発現変動のクラスタリングを行い、６つの変動パターンに分類することができた。支持細胞および有毛細胞マーカー遺伝子の発現変化から、作成したpseudotime trajectoryが支持細胞から有毛細胞への分化転換過程を良好に反映することが示された。重要な点として、支持細胞マーカー遺伝子消失過程と有毛細胞マーカー遺伝子発現過程の間に前駆細胞的な性質を獲得する段階があることが示唆された。すなわち、支持細胞から有毛細胞に直接的に分化転換するのではなく、一旦前駆細胞的な状態を経て、有毛細胞への分化が開始することが明らかとなった。また、支持細胞の前駆細胞化に係わる上流シグナル同定を目的として、再生初期段階の鶏聴覚感覚上皮におけるchromatin accessibilityの変化を解析するために、ATAC sequencingおよびRNA sequencingを実施し、データ解析中である。

哺乳類とは異なり、鳥類の聴覚器官である基底乳頭では、有毛細胞再生が自発的に誘導され、聴覚機能も再生される。鳥類とは異なり、哺乳類では有効性が期待できるレベルの聴覚機能再生は報告されていない。近年、鶏に関する遺伝子情報が充実し、網羅的遺伝子解析手法を用いて、これまで困難であった鳥類における有毛細胞再生に関連する遺伝子およびシグナルの詳細な分子生物学的解析が可能となった。本研究では、鶏蝸牛器官培養系を用い、支持細胞から有毛細胞への直接分化転換による有毛細胞再生過程の網羅的遺伝子解析を行い、支持細胞の活性化メカニズム、活性化した支持細胞の細胞生物学的特徴、活性化支持細胞から有毛細胞への分化転換の分子機構の解明に関する研究を実施した。単一細胞レベルでの網羅的遺伝子発現解析データのpseudotime trajectory analysisを行い、経時的発現変動のクラスタリングを行い、６つの変動パターンに分類することができた。支持細胞および有毛細胞マーカー遺伝子の発現変化から、作成したpseudotime trajectoryが支持細胞から有毛細胞への分化転換過程を良好に反映することが示された。重要な点として、支持細胞マーカー遺伝子消失過程と有毛細胞マーカー遺伝子発現過程の間に前駆細胞的な性質を獲得する段階があることが示唆された。すなわち、支持細胞から有毛細胞に直接的に分化転換するのではなく、一旦前駆細胞的な状態を経て、有毛細胞への分化が開始することが明らかとなった。また、支持細胞の前駆細胞化に係わる上流シグナル同定を目的として、再生初期段階の鶏聴覚感覚上皮におけるchromatin accessibilityの変化を解析するために、ATAC sequencingおよびRNA sequencingを実施し、データ解析中である。