ショウジョウバエの器官運命の転換における新規シグナル伝達経路の解明

iPS細胞の発見などから、体細胞を異なる細胞に転換させて臓器や器官を人工的に作製する再生医療が期待されている。しかし、その実現には細胞運命の転換だけでなく、運命転換した細胞集団を適切に制御して器官の形成に導く必要があるが、その分子機構は未だ明らかでない。そこで本研究では、運命転換を経て実際に異なる器官が形成される、ショウジョウバエの器官改変現象に注目している。これまでに我々は、インスリン様ホルモンの一種であるDilp8が器官改変に関わることを見いだしており、器官改変におけるDilp8の機能解析を行っている。本年度ではまず、器官改変時にdilp8を発現する細胞集団が、成虫原基の損傷再生時に生じる再生芽細胞に類似する特徴を持つことを見いだした。再生芽細胞は、再生のために本来の細胞運命を一時的に失った細胞であり、再生完了時に再度分化する。このことは、dilp8発現細胞が再生芽細胞のように、異なる細胞運命に転換しつつある遷移状態にあることを強く示唆している。また、新たな遺伝子発現誘導システムであるQシステムを用いて、器官改変を誘導する実験系を確立した。これにより、Dilp8を受容できない細胞を組織の一部に導入するクローン実験を行う目処がついた。加えて、再生芽細胞特異的な遺伝子発現プロファイルを解析した公共のsingle cell RNA-seqデータを用いて、データ解析手法の検討にも着手している。その過程では、Dilp8を発現する再生芽細胞では、Dilp8の新規受容体候補であるDrlの発現が低下する傾向にあることを見いだした。以上の結果より、細胞運命が転換しつつある遷移状態の細胞からDilp8が放出され、周囲の他の細胞に作用しているモデルを提案している。

iPS細胞の発見などから、体細胞を異なる細胞に転換させて臓器や器官を人工的に作製する再生医療が期待されている。しかし、その実現には細胞運命の転換だけでなく、運命転換した細胞集団を適切に制御して器官の形成に導く必要があるが、その分子機構は未だ明らかでない。そこで本研究では、運命転換を経て実際に異なる器官が形成される、ショウジョウバエの器官改変現象に注目している。これまでに我々は、インスリン様ホルモンの一種であるDilp8が器官改変に関わることを見いだしており、器官改変におけるDilp8の機能解析を行っている。本年度ではまず、器官改変時にdilp8を発現する細胞集団が、成虫原基の損傷再生時に生じる再生芽細胞に類似する特徴を持つことを見いだした。再生芽細胞は、再生のために本来の細胞運命を一時的に失った細胞であり、再生完了時に再度分化する。このことは、dilp8発現細胞が再生芽細胞のように、異なる細胞運命に転換しつつある遷移状態にあることを強く示唆している。また、新たな遺伝子発現誘導システムであるQシステムを用いて、器官改変を誘導する実験系を確立した。これにより、Dilp8を受容できない細胞を組織の一部に導入するクローン実験を行う目処がついた。加えて、再生芽細胞特異的な遺伝子発現プロファイルを解析した公共のsingle cell RNA-seqデータを用いて、データ解析手法の検討にも着手している。その過程では、Dilp8を発現する再生芽細胞では、Dilp8の新規受容体候補であるDrlの発現が低下する傾向にあることを見いだした。以上の結果より、細胞運命が転換しつつある遷移状態の細胞からDilp8が放出され、周囲の他の細胞に作用しているモデルを提案している。