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栄養環境に応答した脱分化現象の同定 ――絶食後の再摂食は腸管内分泌細胞を幹細胞へとリプログラミングする――

【発表のポイント】
  • ショウジョウバエ个体が絶食から回復した际に、肠管上皮における内分泌细胞が肠管干细胞へと脱分化を起こし、肠管サイズの适応成长を促进することを明らかにしました。

  • これまで、脱分化は损伤再生时やがん病変において起こることが知られていました。本研究では、脱分化が栄养环境の変化によっても诱导され、组织の环境适応に重要な役割を果たしていることを见出し、细胞运命の可塑性に関する理解を前进させました。
  • 昆虫と同様に、哺乳类などにおいても肠管の适応成长が起こることを考えますと、本研究で见出した栄养依存的な脱分化现象が生物种に広く保存され、肠管机能の制御に寄与していることが期待されます。

【概要】

 东京大学大学院薬学系研究科の长井広树博士研究员、叁浦正幸教授、中嶋悠一朗讲师らによる研究グループは、同大学定量生命科学研究所、北海道大学、东北大学、大阪大学と共同で、栄养环境に応じた肠管サイズ増大において、分化した肠管内分泌细胞が肠管干细胞へと脱分化(注1を起こすことを明らかにしました。これまで、脱分化は、组织损伤によって干细胞が失われた际や、组织がん化の际に起こることが知られていましたが、生理的な条件下で脱分化が起こりうるかは不明でした。本研究グループは、ショウジョウバエ成虫の肠管において、蛹から羽化した直后の食饵摂取、あるいは絶食后の再摂食时に肠管干细胞が増加することに着目し、このとき肠管内分泌细胞が栄养摂取に応答して脱分化を起こしていることを见出しました。また、脱分化由来の干细胞を肠管から除去する実験系を构筑し、脱分化が栄养摂取に応じた干细胞数の増加と、それに続く肠管サイズの増大に必须であることを示しました。さらに、この栄养依存的な脱分化现象を诱导するメカニズムとして、食饵中のグルコースとアミノ酸量に反応してJAK-STATシグナル(注2が肠管内分泌细胞で活性化することの重要性を解き明かしました。

 食事摂取量に対する肠管サイズの适応反応は多様な生物种で観察されており、闯础碍-厂罢础罢シグナルは哺乳类において损伤再生时の脱分化诱导を担っています。こうした知见から、本研究で発见した栄养依存的な脱分化现象は、ショウジョウバエのみならず、哺乳类を含む进化的に保存された机构であることが期待されます。また、细胞运命の可塑性は、肿疡化や化生(注3)といった病态とも関连があり、本研究成果が栄养环境と疾患を结ぶ手がかりとなる可能性があります。

 

栄养环境の変动に応じた肠管内分泌细胞の脱分化モデル図



【用语解説】

注1 脱分化
分化した细胞が干细胞へと戻る现象。生体内の组织には各组织の机能に特化した多様な分化细胞が存在しており(例:肠管上皮における吸収上皮细胞と内分泌细胞)、それらの细胞种は组织干细胞(例:肠管干细胞)によって日々生み出されています。定常时において、组织干细胞から分化した细胞は他の细胞种に変化することはなく、最终的には细胞死を起こして组织から除去されると考えられています。しかし、损伤などで组织から干细胞が失われると、分化细胞が再び干细胞へと戻る(干细胞へのリプログラミング、脱分化する)ことで损伤再生を可能にします。脱分化は动植物に共通した细胞の振る舞いであり、哺乳类においても、肠管、肝臓、膵臓、脳など多くの器官で损伤时や病态下における脱分化が报告されています。

注2 JAK-STATシグナル
生体内の组织において、细胞と细胞の间で行われる情报交换(シグナル伝达)の様式の1つ。ショウジョウバエでは、一方の细胞が滨尝-6様サイトカインであるUpd分子(Upd1, Upd2, Upd3)を分泌し、他方の細胞では受容体Domelessでそれらの分子を受容します。その结果、受け手侧の细胞内では最终的に転写因子Stat92Eが活性化し、ターゲット遗伝子の発现を诱导します。JAK-STATシグナルは生物种を越えて広く保存されており、细胞増殖、分化、炎症反応など様々な细胞応答を制御しています。

注3 化生
组织を构成する细胞种が构造的あるいは机能的に异なる别の细胞种へと変化することで、组织机能が损なわれる病态。代表的なものに、食道の上皮细胞が胃の上皮细胞様に変化するバレット食道や、ピロリ菌感染时の炎症などによって胃粘膜上皮が肠粘膜上皮に転换する肠上皮化生が挙げられます。

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问い合わせ先

(报道に関すること)
东北大学学際科学フロンティア研究所 企画部
特任准教授 藤原英明(ふじわら ひであき)
TEL: 022-795-5259
Email: hideaki*fris.tohoku.ac.jp(*を蔼に置き换えてください)

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