血流循環型細胞のサイズ制御機構

骨髄造血を担う造血幹細胞は、胚発生期に血管内皮細胞が分化転換することにより生み出される。これを「内皮－造血転換」と呼ぶ。内皮－造血転換の際、扁平・付着性の血管内皮細胞から球形・遊離性の造血幹細胞への急激な形態変化がおこる。さらにこの過程で細胞サイズが４分の1以下まで縮小する。細胞の縮小は、血流循環型の細胞拡散に必須のしくみと考えられるが、その分子メカニズムは全く不明である。申請者らが実施した造血性血管内皮細胞のRNA-seq解析から、水チャネルAQP1を高レベルで発現している細胞において、電解質イオンの輸送に関わる膜チャネルおよびトランスポーター遺伝子群が発現上昇することが判明している。これらの分子群が協調して浸透圧調整を行い、細胞サイズを制御する可能性が高い。本研究ではこれらの候補分子群のうち、カルシウム依存性クロライドチャネルANO1に着目し、以下の解析を進めた。本年度に実施した発現解析から、ウズラ胚（in vivo）においてANO1は造血性血管内皮細胞群の膜表面に局在すること、さらにin vitro内皮－造血転換モデルにおいても同様にANO1が造血性血管内皮細胞群の膜表面に局在することを確認した。また、CRISPR/Cas9ゲノム編集法を用いてANO1遺伝子のノックアウト解析（電気穿孔法による組織特異的欠失変異導入）を実施した。その結果、ANO1をノックアウトした造血性血管内皮細胞では正常に球状化が起こらなかった。in vitro内皮－造血転換モデルを用いてANO1ノックアウト細胞のサイズを計測したところ、コントロール細胞と比較して細胞体積および表面積に関して顕著な変化を示さなかった。これらの結果から、ANO1は内皮－造血転換の際の細胞球状化に必須であるが、細胞サイズの制御には関わらない可能性が示唆された。

骨髄造血を担う造血幹細胞は、胚発生期に血管内皮細胞が分化転換することにより生み出される。これを「内皮－造血転換」と呼ぶ。内皮－造血転換の際、扁平・付着性の血管内皮細胞から球形・遊離性の造血幹細胞への急激な形態変化がおこる。さらにこの過程で細胞サイズが４分の1以下まで縮小する。細胞の縮小は、血流循環型の細胞拡散に必須のしくみと考えられるが、その分子メカニズムは全く不明である。申請者らが実施した造血性血管内皮細胞のRNA-seq解析から、水チャネルAQP1を高レベルで発現している細胞において、電解質イオンの輸送に関わる膜チャネルおよびトランスポーター遺伝子群が発現上昇することが判明している。これらの分子群が協調して浸透圧調整を行い、細胞サイズを制御する可能性が高い。本研究ではこれらの候補分子群のうち、カルシウム依存性クロライドチャネルANO1に着目し、以下の解析を進めた。本年度に実施した発現解析から、ウズラ胚（in vivo）においてANO1は造血性血管内皮細胞群の膜表面に局在すること、さらにin vitro内皮－造血転換モデルにおいても同様にANO1が造血性血管内皮細胞群の膜表面に局在することを確認した。また、CRISPR/Cas9ゲノム編集法を用いてANO1遺伝子のノックアウト解析（電気穿孔法による組織特異的欠失変異導入）を実施した。その結果、ANO1をノックアウトした造血性血管内皮細胞では正常に球状化が起こらなかった。in vitro内皮－造血転換モデルを用いてANO1ノックアウト細胞のサイズを計測したところ、コントロール細胞と比較して細胞体積および表面積に関して顕著な変化を示さなかった。これらの結果から、ANO1は内皮－造血転換の際の細胞球状化に必須であるが、細胞サイズの制御には関わらない可能性が示唆された。