毛包幹細胞は従来の仕組みとは別の仕組みで誘導されることを理研などが解明

毛包幹細胞は従来の仕組みとは別の仕組みで誘導されることを理研などが解明

  • マイナビニュース
  • 更新日:2021/06/11
No image

理化学研究所(理研)と科学技術振興機構(JST)は6月10日、毛包の幹細胞が従来の定説とは異なる細胞に由来し、既知のメカニズムとは別の仕組みで誘導されることを明らかにしたこと、ならびに毛包を構成する細胞の区画化と幹細胞誘導を同時に可能とする新しい形態形成モデル「テレスコープモデル」を提唱したことを発表した。

東薬大など、ニキビと患者の心理的ストレスとの関連性を科学的に証明

同成果は、理研 生命機能科学研究センター 細胞外環境研究チームの森田梨津子研究員、同・藤原裕展チームリーダーら13名が参加した研究チームによるもの。詳細は、英科学誌「Nature」にオンライン掲載された。

毛を産生する皮膚付属器官である毛包は、頭部をはじめ全身に分布し、身体の保護、感覚受容、容姿決定などの機能を担っているが、生涯にわたって「周期的に再生を繰り返す」ことから、いち早く成体における組織幹細胞(毛包幹細胞)の存在が特定された器官としても知られる。

しかし、マウスの成体毛包における毛包幹細胞の働きが明らかになる一方で、胚の発生過程において、一見すると均一な胎仔性の上皮細胞の集団から、どのようにして毛包幹細胞が正しい場所に正しいタイミングで誘導されるのかについてはよくわかっていなかったという。

2016年に米国の研究チームが、マウスの成体毛包幹細胞マーカー遺伝子の発現を指標とした遺伝学的細胞系譜解析に基づき、「毛包幹細胞の起源は、プラコード基底細胞の非対称分裂から生まれる転写因子SOX9陽性の基底上層細胞」と報告し、現在まで、この報告が定説として広く信じられてきたという。

今回の研究では、研究開始当時、未成熟な胎仔性上皮細胞の中で「毛包幹細胞になる細胞」を特異的に標識し得るマーカー遺伝子は同定されておらず、これが毛包幹細胞の起源や誘導メカニズムの理解が進まない最大の要因だと考えられたことから、既存の成体幹細胞マーカーに依存しない新しい手法として、毛包の発生を1細胞解像度で経時観察できる長期ex vivoライブイメージングを考案。さらに、1細胞トランスクリプトーム解析を組み合わせたマルチオミクスデータの統合的解析を実施することで、発生期毛包における「個々の毛包細胞の三次元的な位置や動態」、「細胞の発生系譜」、「各細胞系譜の遺伝子発現の変化」の解析に成功したという。

具体的には、毛包発生の開始期の観察の結果、毛包プラコード(二次元の上皮シート構造)には、異なる系譜の細胞群が同心円リング状に配置されており、将来幹細胞になる細胞は、毛包プラコード辺縁に位置するSOX9陽性基底細胞のリングから生まれることが明らかとなったとする。

従来の定説では、基底細胞の非対称分裂により生じたSOX9陽性の基底上層細胞が毛包幹細胞の起源とされていたが、この細胞は分化細胞を生み出すだけで、幹細胞領域には寄与していないことも判明したという。

発生過程での毛包細胞の状態変化を知るための経時的な1細胞トランスクリプトーム解析の結果、毛包プラコードにおいて、ライブイメージングで得られた細胞系譜パターンと一致した同心円リング状の遺伝子発現パターンが存在することが判明したほか、発生ステージの進行とともに、同心円の各リングに特徴的な複数の遺伝子が、同心円パターンから筒状毛包の各区画の発展と対応するように、その発現領域を変化させることも判明したという。

研究チームは、この伸縮式の望遠鏡が伸びるように発生する毛包の形態形成様式に対して「テレスコープモデル」と命名。これは、ショウジョウバエ胚発生における肢原基の形成機構にもよく似ていることから、哺乳類以外の生物種の器官発生にも共通する普遍的な形態形成システムである可能性があるという。

なお、今回の成果は基礎および応用の両面で発展が期待できるという。基礎面では、幹細胞を生み出し維持する幹細胞の微小環境「幹細胞ニッチ」が解明されると考えられるとしている。また、テレスコープモデルが、毛包と同じようにプラコードから発生する他の体表器官(乳腺や汗腺など)の発生や幹細胞誘導機構にも共通する仕組みかどうかを調べることで、器官や生物種を貫く普遍的な形態形成システムに迫れる可能性があるとしている。

一方の応用面では、ES細胞やiPS細胞など多能性幹細胞からの毛包幹細胞の誘導・増殖・分化の制御技術の発展が期待できるとしており、今回の成果を活用することで、ES/iPS細胞から効率良く質の高い毛包幹細胞を分化誘導できる可能性が高まるとしている。

波留久泉

この記事をお届けした
グノシーの最新ニュース情報を、

でも最新ニュース情報をお届けしています。

外部リンク

  • このエントリーをはてなブックマークに追加