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Research News

オタマジャクシの尾再生時に未分化細胞を誘導する因子を発見

再生の初発段階の人為的再現に成功

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理学系研究科・理学部
2017/11/08

© 2017 辻岡洋尾の切断によりインターロイキン11という因子の発現が始まり、これが各組織の未分化細胞を誘導します。こうして誘導された未分化細胞は「再生芽」と呼ばれる増殖細胞集団を形成し、再生芽細胞の一部は分化しながら各組織を再形成する一方で、再生期間中発現が持続するインターロイキン11により先端側の再生芽細胞はその未分化性を保ちながら増殖し、この二つが協調することで尾再生が進行していき、機能的な尾が再生されます。

インターロイキン11はオタマジャクシ尾再生において未分化細胞の誘導・維持に働く
尾の切断によりインターロイキン11という因子の発現が始まり、これが各組織の未分化細胞を誘導します。こうして誘導された未分化細胞は「再生芽」と呼ばれる増殖細胞集団を形成し、再生芽細胞の一部は分化しながら各組織を再形成する一方で、再生期間中発現が持続するインターロイキン11により先端側の再生芽細胞はその未分化性を保ちながら増殖し、この二つが協調することで尾再生が進行していき、機能的な尾が再生されます。
© 2017 辻岡洋

東京大学大学院理学系研究科の辻岡洋大学院生(当時、現在:大阪大学免疫学フロンティア研究センター特任助教)、深澤太郎助教、久保健雄教授らの研究グループは、インターロイキン11という因子はオタマジャクシが尾を再生する時の未分化細胞の誘導と維持という重要な働きをもつことを発見しました。

いくつかの動物種は、損傷などにより失われた手足などを再形成する「再生」能力をもちます。アフリカツメガエルもそうした動物種の一つで、同種幼生(オタマジャクシ)は再生能力をもちます。オタマジャクシは損傷により尾を失うと、尾切断端付近に未分化な増殖細胞の集団を出現させ、これが増殖や分化することにより、脊髄・筋肉などを備えた機能的な尾を再生します。しかしながら、どのような分子メカニズムにより、損傷後に未分化細胞が出現、増殖し、尾の再生を引き起こすのかは不明でした。

研究グループは、尾を切断した際に出現する増殖細胞で選択的に発現するインターロイキン11(interleukin-11)に、尾を構成する複数の組織の未分化細胞を誘導し、またその細胞集団を維持する働きがあることを突き止めました。さらに、インターロイキン11を切断していない尾に人為的に強制発現させたところ、神経・脊索・筋肉の未分化マーカー遺伝子の発現が上昇し、それらを発現する未分化な前駆細胞が出現することを見出しました。このことは、器官再生の最初期段階である未分化細胞誘導が人為的に再現されたことを意味し、また神経・脊索・筋肉といった複数の組織の未分化細胞の誘導をインターロイキン11という一つの因子が担っていることを世界で初めて示す研究成果です。

本研究成果を契機として、一部の動物種のみがもつ、器官再生能の分子機構の全貌解明につながることが期待されます。

「様々な再生現象に共通する分子機構を解明したいと思い、研究を始めました」と辻岡洋博士は当時を振り返り、またこう続けます。「インターロイキン11が他の再生現象においても未分化細胞の誘導・維持を担うのか、今後調べていく必要があると思います。」

なお、本成果は大学院理学系研究科の國枝武和助教と東京大学分子細胞生物学研究所の加藤由起助教、白髭克彦教授をも含めた共同研究により得られたものです。

プレスリリース

論文情報

Hiroshi Tsujioka, Takekazu Kunieda, Yuki Katou, Katsuhiko Shirahige, Taro Fukazawa, Takeo Kubo, "interleukin-11 induces and maintains progenitors of different cell lineages during Xenopus tadpole tail regeneration", Nature Communications Online Edition: 2017/09/08 (Japan time), doi:10.1038/s41467-017-00594-5.
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