三次元器官の生体外構築を目指した哺乳類成体器官における形態形成メカニズムの解明

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令和4年度の研究は、研究計画に沿って進捗し、下記の成果を得た。1) 成体マウスZigzag毛の周期的形態形成タイミングの特定：マウス背部体毛のZigzag毛は毛幹形成過程において必ず3回曲がる（変曲する）という特徴を持っている。昨年度までの研究により、マウス成体Zigzag毛の変曲点（形態形成の周期的切り替え点）は毛包再生誘導後9，12，15日目に形成されることが明らかとなり、本研究項目の目標を達成した。2) 形態形成過程の細胞および分子メカニズムの解明：毛幹の形成領域である毛球部において、変曲点形成期および非形成期における遺伝子発現プロファイルを、RNA-Seqにより比較し、リアルタイムPCRで確認を行ったところ、変曲点形成期において発現が有意に上昇する遺伝子を2遺伝子明らかになった。in situ hybridizationによる空間的発現解析から、このうち1遺伝子は毛母細胞で、もう1遺伝子は毛乳頭細胞で発現することが明らかとなった。CRISPR/Cas9システムによる遺伝子ノックアウトと毛包再構成アッセイによるloss-of-function解析において、両遺伝子共に機能阻害によって変曲点形成タイミングに異常が認められたことから、これらの遺伝子が変曲点形成に重要な役割を果たしていることが示唆された。現在、さらなる分子機構の解明に向け、gain-of-function機能解析を実施中である。3) 生体外における器官形態形成制御の実証：昨年度までの研究により、生体外において再生毛包原基から成熟した毛包の形成が可能となった。上記研究課題２の形態形成過程の分子メカニズムが明らかになり次第、生体外において器官形態制御が可能であるか解析を行う。