膵β細胞と前駆細胞の維持・分化・脱分化の機構の解明と、糖尿病治療の基盤技術の創出

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未分化な前駆細胞が細胞分化すると同時に、前駆細胞プールを失わずに維持できるメカニズムは、多細胞生物一般にとって基本的に重要である。遺伝子改変マウスを使った細胞系譜の研究により、膵島を含む大人のすべての膵上皮細胞は、胎仔期に存在する膵臓の多能性前駆細胞に由来することが明らかとなっている。われわれは以前、この多能性前駆細胞をFACSを用いて純化する方法を確立し、また遺伝子改変技術により、内分泌前駆細胞特異的な転写因子であるNeruogenin 3が発現すると、遺伝子レポーターの発現が惹起され、これにより膵島分化プログラムの開始をリアルタイムに観察できる系を報告した。今回われわれは、遺伝子ラベルされ、FACS純化された多能性前駆細胞について、その細胞分裂と分化の系譜をシングルセルレベルで解析するプラットフォームを確立した。特殊なハイドロジェルで作られた微小な培養ウェル上に細胞間マトリックスをコートし、その上で多能性前駆細胞を二次元培養した。多能性前駆細胞シングルセルの細胞増殖および分化の様式を、蛍光タイムラプス顕微鏡を用いて解析した。その結果、多能性前駆細胞が細胞分裂したとき、一方の子細胞のみが膵島分化プログラムを開始し、もう一方の子細胞は未分化状態に留まることが示された。この新規のプラットフォームの適用により、正常な状態や糖尿病などの遺伝子疾患、癌における、従来明らかでなかった多能性前駆細胞の活性が、明らかとなることが期待される。