生殖幹細胞とニッチの形成機構の解明
　

研究の背景：

　高等動物の多くの組織において、幹細胞は組織の発生や新陳代謝、損傷部分の修復に中心的な役割を果たしています。分化を終了した細胞群とは異なり、幹細胞（組織幹細胞）は未分化状態を保ったまま、自己複製的な分裂を繰り返し、分化した細胞を継続的に供給する事ができます。このような自己複製的な分裂による未分化状態の維持と分化のバランスは、幹細胞のまわりにある特殊な微小環境（ニッチ）によって制御されていることが、近年、ショウジョウバエの卵巣をはじめとする幾つかの成体組織において分子レベルで解明されつつあります。しかしながら、幹細胞やニッチが発生過程でどのように形成されるのかについてはほとんど解析が進んでおらず、今後の重要な課題の一つになっています。

現在までの成果：

　私たちは、生殖幹細胞とその維持に必要なニッチの構成細胞を組織学的に同定できるショウジョウバエの卵巣を材料に用いて研究しています。生殖幹細胞は、個体が生殖細胞（卵や精子）を継続して作り出すために必須で、種の繁栄のチャンスの増大に役立っています。

　生殖幹細胞は卵形成開始時（幼虫ー蛹移行期）に始原生殖細胞の一部から形成されることがこれまでに報告されていました。私たちはどのような始原生殖細胞が幹細胞になるのかを知るため、個々の始原生殖細胞をGFPでマークし、その発生運命を追跡しました。その結果、"生殖幹細胞になる細胞 "と"ならない細胞"は、胚発生期の形成直後の生殖巣中で異なる位置に存在する事を発見しました。"生殖幹細胞になる細胞"は生殖巣前半部にあり、前半部を構成する体細胞と接しています。これに対し、"ならない細胞"は生殖巣後半部を構成する体細胞と接しており、これらの細胞は、卵形成開始時に、幹細胞の状態をスキップして直接卵細胞への分化過程に入る事が明らかになりました。以上の結果から、生殖幹細胞への運命決定には胚の生殖巣前半部の体細胞がつくる微小環境が重要であることが示唆されました。

　一方、私たちはニッチ構成細胞の形成機構を知るための第一歩として、ニッチ構成細胞特異的に発現するエンハンサートラップマーカーを単離しました。その発現を胚発生期までさかのぼった結果、このマーカーが胚の生殖巣前半部の体細胞に特異的に発現していることが分かりました。このことから、ニッチ構成細胞は胚の生殖巣前半部の体細胞に由来する可能性が示唆されました。以上の結果を考慮すると、生殖幹細胞への発生運命は、ニッチ構成細胞の前駆体との相互作用によって決定されるのかもしれません。

Asaoka M and Lin H. Germline stem cells in the Drosophila ovary descend from pole cells in the anterior region of the embryonic gonad. Development, 131(20), 5079-5089, 2004. abstract　日本語

ショウジョウバエにおける生殖幹細胞の形成機構　実験医学 23(5), 692-696, 2005.

ショウジョウバエにおける生殖幹細胞ニッチとその形成機構　細胞工学 27(7), 653-658, 2008.

図２ 始原生殖細胞の発生運命

A, B) GFPでマークされた始原生殖細胞を前半部(A)または後半部(B)に持つ胚の生殖巣。右側が前方。A)のような生殖巣をもつ個体からできた成虫卵巣(C, E)では、GFP-positiveな生殖幹細胞が見られる(E, arrows)。B)のような生殖巣からできた卵巣(D, F)では、GFP-positiveな生殖幹細胞がない(F, arrow)。GFP signalは直接分化した１個の16-cyst cellのみで見られた。
現在の研究内容：

　・生殖幹細胞の形成に関わる新規膜タンパク質の解析

　・ニッチ構成細胞の形成と維持に関わる新規遺伝子の解析