細胞間相互作用を介した気管間充織の細胞多様化獲得プロセスの解明

気管組織は、軟骨組織や平滑筋組織などの間充織により支持されることで適切な管腔構造を維持している。気管軟骨は特徴的な縞状のパターンを形成することが知られているが、これら形態パターンを生み出すメカニズムはいまだに明らかにされていない。本研究では、気管間充織のパターニング機構を理解する前段階として、気管間充織の細胞多様化獲得プロセスの解明を目指した。経時的な気管組織のシングルセルトランスクリプトーム解析により、発生初期で現れる気管軟骨前駆細胞、線維芽前駆細胞を同定した。また、軟骨細胞のマーカーを発現するSox9は陽性だが、Sox6などの他の軟骨細胞のマーカーが陰性である、Sox9陽性細胞を見出した。細胞系譜を推定するSlingshotにより、Sox9陽性細胞が軟骨前駆細胞、線維芽前駆細胞へと分化できる可能性が示唆された。そこで、Sox9creERT2マウスを用いて、Lineage tracing実験を行い、発生初期で現れるSox9陽性細胞が軟骨・線維芽前駆細胞に分化することを確認した。さらに、細胞間相互作用を推定するCellChatにより、分化誘導に重要な候補因子を見出した。その中から、Hedgehog(HH)シグナルに着目し、Ex vivo下でのHHシグナルの抑制やE11.5で上皮特異的にSHHをノックアウトしたマウスの解析などにより、Sox9陽性細胞の気管軟骨前駆細胞への分化にHHシグナルが必要であることを見出した。一方で、Ex vivo下で、HHアゴニストを加えたところ、 軟骨前駆細胞領域の割合は有意に増加しなかったことから、HHシグナルのみでは分化誘導に不十分であることが示唆された。そこで、現在、気管軟骨前駆細胞への分化に重要な他の因子を探索している。

気管組織は、軟骨組織や平滑筋組織などの間充織により支持されることで適切な管腔構造を維持している。気管軟骨は特徴的な縞状のパターンを形成することが知られているが、これら形態パターンを生み出すメカニズムはいまだに明らかにされていない。本研究では、気管間充織のパターニング機構を理解する前段階として、気管間充織の細胞多様化獲得プロセスの解明を目指した。経時的な気管組織のシングルセルトランスクリプトーム解析により、発生初期で現れる気管軟骨前駆細胞、線維芽前駆細胞を同定した。また、軟骨細胞のマーカーを発現するSox9は陽性だが、Sox6などの他の軟骨細胞のマーカーが陰性である、Sox9陽性細胞を見出した。細胞系譜を推定するSlingshotにより、Sox9陽性細胞が軟骨前駆細胞、線維芽前駆細胞へと分化できる可能性が示唆された。そこで、Sox9creERT2マウスを用いて、Lineage tracing実験を行い、発生初期で現れるSox9陽性細胞が軟骨・線維芽前駆細胞に分化することを確認した。さらに、細胞間相互作用を推定するCellChatにより、分化誘導に重要な候補因子を見出した。その中から、Hedgehog(HH)シグナルに着目し、Ex vivo下でのHHシグナルの抑制やE11.5で上皮特異的にSHHをノックアウトしたマウスの解析などにより、Sox9陽性細胞の気管軟骨前駆細胞への分化にHHシグナルが必要であることを見出した。一方で、Ex vivo下で、HHアゴニストを加えたところ、 軟骨前駆細胞領域の割合は有意に増加しなかったことから、HHシグナルのみでは分化誘導に不十分であることが示唆された。そこで、現在、気管軟骨前駆細胞への分化に重要な他の因子を探索している。