Establishment of human airway organoid by understanding airway development in single-cell resolution

点击翻译按钮获取中文摘要

前年度から継続して行ってきた、発生期に気管上皮の前駆細胞から全４種類の上皮細胞種が出現するまでの転写ネットワークの変遷の詳細な解析と、特に組織幹細胞である基底細胞の分化プロセスについて結果を取りまとめた。加えて、関連分子のノックアウトもしくはノックインマウスを使った気道上皮の損傷再生実験から、発生期に幹細胞の分化を決定づけるTGFbシグナルとId遺伝子の関係性が、成体の損傷再生時に再度活性化していることを明らかにし、発生と再生で保存された共通の原理を提唱するに至った(Kiyokawa et al., Dev. Cell 2021)。同時に進めていた気管間充織組織の時系列scRNA-seq解析から、気管間充織組織の前駆細胞から気管平滑筋細胞、気管軟骨細胞、気管間充織細胞が分化するプロセスを解析した。解析結果から、興味深いことに、３種類の細胞の起源となる共通の幹細胞の存在を示唆する結果が得られた。前駆細胞からそれぞれの細胞分化に関わりそうな細胞間シグナルをリストアップした。マウス胚E12.5の気管組織を取り出してex vivo培養とシグナルのアゴニスト、アンタゴニストを加えることで、それらの分子の各細胞分化への機能的な関わりを解析した。加えて、ヒトiPS細胞から気道上皮細胞の分化誘導実験を行ったが、分化誘導効率が思うように上がらなかった。そこで、以前に技術開発に成功しているヒトES 細胞に切り替えて、原条→前腸を誘導し、呼吸器もしくは食道の分化誘導を行った。誘導したES細胞由来の上皮と間充織の３次元培養を行い、胎児性の気管および食道オルガノイドの作出に成功した。