モデル動物とiPS細胞を用いた心臓前駆細胞発生制御による予防医学的基礎研究

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神経堤細胞系譜が特異的にGFPを発現するマウスとTbx1発現低下マウスを交配し、妊娠母体に妊娠（胎齢：E）7.5, 8.5, 9.5日の3回、葉酸を腹腔内注射した（葉酸群）。Vehicle群には葉酸の溶媒である重炭酸を腹腔内注射した。心臓表現型をVehicle群と葉酸群で比較したところ、葉酸群で総動脈幹症の病型がVan Praagh分類type A2からtype A1に軽症化し、E10.5の流出路でGFP陽性の間葉系細胞数が有意に増加していた。Vehicle群では左第6咽頭弓動脈が低形成であるのに対し、葉酸群では改善しており、より多くのGFP陽性の神経堤細胞が咽頭弓動脈周囲に遊走して層を形成していた。Vehicle群では神経管背側から遊走した神経堤細胞が耳胞周囲に異常な集塊を形成し、神経マーカーHu陽性細胞に分化していることが確認された一方、葉酸群ではこの異常な細胞集塊が縮小していた。以上から、Tbx1発現低下マウスでは正常に遊走できない神経堤細胞が細胞集塊を形成して異所性に神経細胞に分化してしまうため、咽頭弓と流出路に到達する神経堤細胞が低下して総動脈幹症をきたすことが明らかになり、葉酸投与により神経堤細胞の神経細胞への異所性分化が抑制されて心臓表現型が軽症化することが示唆された。さらに、E10.5胎仔の心臓・咽頭弓組織を摘出してsingle cell RNA-seqを行った。Vehicle群と比較して葉酸群ではNotchレセプターとその下流遺伝子の発現が増加していた。Notchレセプターの活性化を示すNotch1細胞内ドメイン(N1ICD)の免疫染色で、葉酸群では第6咽頭弓動脈周囲のGFP陽性の神経堤細胞でN1ICDの発現が増加していた。以上より、葉酸投与によるTbx1発現低下マウスの心臓表現型の軽症化には、Notchシグナルの活性化が関与していることが示唆された。