倍数性逆転を引き起こす未知の染色体分配メカニズムの解明

本研究では、細胞分裂異常による染色体倍加後に起こる大規模な染色体喪失現象（倍数性逆転）における未知の染色体分配制御メカニズムを解明することを目的とした。染色体倍加と共に倍増する中心体による多極分裂が、大規模な染色体喪失を引き起こす主要な原因と考え、2022年度はまず、染色体倍加直後の多極分裂パターンとその後の細胞生存性に注目した。実験材料には、ヒト大腸がん由来二倍体HCT116細胞を用いた。染色体および微小管をラベルする蛍光タンパク質マーカーを用いた高解像イメージングで、染色体倍加後の細胞分裂において多極紡錘体によって染色体が三つまたは四つの核に分配されることが観察された。ヒストンマーカーの蛍光強度に基づいた定量解析では、染色体が三または四等分されるパターンの他に、2:1:1や3:2:2:1など偏った比で分配させるケースが多くあった。また、分裂末期に複数の娘細胞が融合し、多核細胞が形成されることが観察された。これらの結果、染色体倍加後の第一世代には、多様な染色体量を持つ細胞が生み出されることが分かった。さらに、長期追跡ライブイメージング解析から、3.5倍体相当以上の染色体量を持つ娘細胞の生存性が高いことが確認された。これらの結果から、染色体倍加に続いて発生する多極分裂は染色体量から細胞核数までの細胞性質に影響し、多様な子孫細胞を生じることが明らかになり、これらの特徴が子孫細胞の生存性に大きく影響する可能性が示された。そのほか、倍数性逆転を引き起こす特徴的なプロセスを特定するための、低侵襲広視野と高解像三次元撮像を同時実施できるマルチスケール顕微鏡システムに改良を加えた。細胞を長期にわたって観察するためのインキュベーション環境を整え、追跡用広視野画像を取得しながら視野内の特定細胞を自動認識して、局所的に高解像三次元撮像を実現できるプログラムを構築した。

本研究では、細胞分裂異常による染色体倍加後に起こる大規模な染色体喪失現象（倍数性逆転）における未知の染色体分配制御メカニズムを解明することを目的とした。染色体倍加と共に倍増する中心体による多極分裂が、大規模な染色体喪失を引き起こす主要な原因と考え、2022年度はまず、染色体倍加直後の多極分裂パターンとその後の細胞生存性に注目した。実験材料には、ヒト大腸がん由来二倍体HCT116細胞を用いた。染色体および微小管をラベルする蛍光タンパク質マーカーを用いた高解像イメージングで、染色体倍加後の細胞分裂において多極紡錘体によって染色体が三つまたは四つの核に分配されることが観察された。ヒストンマーカーの蛍光強度に基づいた定量解析では、染色体が三または四等分されるパターンの他に、2:1:1や3:2:2:1など偏った比で分配させるケースが多くあった。また、分裂末期に複数の娘細胞が融合し、多核細胞が形成されることが観察された。これらの結果、染色体倍加後の第一世代には、多様な染色体量を持つ細胞が生み出されることが分かった。さらに、長期追跡ライブイメージング解析から、3.5倍体相当以上の染色体量を持つ娘細胞の生存性が高いことが確認された。これらの結果から、染色体倍加に続いて発生する多極分裂は染色体量から細胞核数までの細胞性質に影響し、多様な子孫細胞を生じることが明らかになり、これらの特徴が子孫細胞の生存性に大きく影響する可能性が示された。そのほか、倍数性逆転を引き起こす特徴的なプロセスを特定するための、低侵襲広視野と高解像三次元撮像を同時実施できるマルチスケール顕微鏡システムに改良を加えた。細胞を長期にわたって観察するためのインキュベーション環境を整え、追跡用広視野画像を取得しながら視野内の特定細胞を自動認識して、局所的に高解像三次元撮像を実現できるプログラムを構築した。