权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Reconstruction of cartilage morphogenesis and growth using limb organoids and analysis on its cellular basis

使用肢体类器官重建软骨形态发生和生长并进行细胞基础分析

基本信息

批准号：
22K15122
负责人：
堤璃水
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、ヒト・マウスの部位・種固有の四肢形態形成を司る細胞メカニズムの解明を目的とし、全能性幹細胞を、位置情報を付与したうえで三次元的に培養し、四肢形態形成および成長を培養下で再現する実験系を世界ではじめて確立する。これまで、肢間充織から三次元的な軟骨形態形成を培養下で起こさせる実験系が存在しなかったため、初年度はまずマウス胚由来の肢間充織を使って、位置情報に応じた形態形成を再現する実験系の確立を行った。モルフォゲン存在下で三次元培養を行った結果、RA存在下では小さな球形を保って軟骨分化し、Fgf・Wnt存在下では複数の軟骨が放射状に分化・成長していくことがわかった。このとき、組織の形態変化を起こすための細胞の移動を記述するため、エレクトロポレーションで細胞の核をラベルし、インキュベータ型二光子顕微鏡を用いてライブイメージングを行った。そのうえで、四次元画像を解析し、細胞の移動を追跡した。この解析により、細胞塊がその対称性を破る仕組みを明らかにできた。また、Fgf・Wnt存在下で組織が伸長する分子メカニズムを調べるための足掛かりとして、PICと呼ばれる実験手法で組織の基部と先端部のトランスクリプトームを比較し、基部と先端部のマーカー遺伝子を同定した。一方、ヒトES細胞からの四肢の分化系においては、途中まで二次元で培養して途中で三次元培養に切り替えることで、側板中胚葉から上皮間充織転換を経て肢芽間充織様の細胞が生じる様子を再現することができた。今後は、マウス胚由来の肢間充織を使ったオルガノイドにおいて対称性が破れる仕組みに関する知見を活かして、ヒトES細胞由来の肢間充織を使っても四肢の組織伸長を再現する実験を行っていく。

In this study, we provided information on the location and position of totipotent stem cells in the cell culture system for limb morphogenesis and growth. The three dimensional cartilage morphogenesis is established by culture and location information. The results of three-dimensional culture in the presence of Fgf and Wnt showed that the cartilage differentiation was small and spherical in the presence of RA, and the cartilage differentiation was radial in the presence of Fgf and Wnt. Description of cell movement in tissue morphology and tissue morphology using a two-photon microscope 4-D image analysis, cell movement tracking This analysis, cell block and symmetry, the first group, the second group, the third group. In the presence of Fgf·Wnt, tissue elongation is determined by comparing the molecular structure of the base and tip of the tissue. The differentiation of ES cells from one side to the other side of the limb is carried out in a secondary culture in the middle of the three-dimensional culture. In the future, we will continue to study the relationship between the growth and development of ES cells and the tissue elongation of the limbs.