石灰化病変における発生学的細胞起源と分化制御機構の解明

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本研究では、平滑筋細胞や間質細胞といった細胞種を起点とした従来の石灰化病態形成の概念を拡張させ、神経堤細胞やその他の心臓前駆細胞や心外膜由来細胞を含めた発生学的起源や領域の多様性に基づく病態形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年度は、石灰化病変形成までの時空間的な組織学的解析を行なった。その結果、石灰化病変が大動脈外膜から生じ始め、徐々にその領域が拡大すること、それに伴い、血管平滑筋マーカーが本来と異なった配向性を示すことが明らかとなった。加えて、これまでの胎生期の心臓を用いたシングルセルRNA-seq解析データから同定した大動脈平滑筋と冠動脈平滑筋を分けるマーカー分子が成体でも同様に発現パターンの違いが認められた。特に、冠動脈平滑筋での石灰化ではあるパターンを持つことが分かり、現在その系譜を解析中である。また、in silico解析ではATAC-seqデータを基に任意の転写因子と標的遺伝子の間のエンハンサー様候補を同定するCARTAアルゴリズムを作成し、現在パッケージ化を準備している。このCARTAを用いることで、軟骨形成に重要な役割を果たすSox9のエンハンサー様領域を同定した。そして、このエンハンサー様領域に対し、神経堤細胞株であるO9-1細胞を用いたLuciferase Assayによりエンハンサー活性を認めた。現在、同領域の欠損により標的遺伝子発現への変化を解析中である。以上のように、動物モデルを用いた石灰化病変での組織学的変化の連続性と石灰化形成での起点となるエピゲノム解析系および検証実験系を組み合わせながら研究を進めてられている。