角膜上皮の非対称な細胞運命の切り替えに必要なSox9は、角膜幹細胞を示す

核心概念

Sox9は角膜幹細胞を示す遺伝子であり、その発現の減少が角膜上皮の非対称な細胞運命の切り替えに必要不可欠である。

要約

本研究では、角膜上皮の幹細胞と前駆細胞の運命決定メカニズムを解明するため、in vivo細胞周期レポーターマウスを用いて単一細胞トランスクリプトーム解析を行った。その結果、Sox9が角膜幹細胞に特異的に高発現しており、Sox9欠損により角膜上皮の過増殖と扁平上皮化生が引き起こされることが明らかになった。
具体的には以下の知見が得られた:

角膜幹細胞(LSC)と前駆細胞(TAC)を含む増殖性基底細胞集団を単離し、単一細胞トランスクリプトーム解析を行った。その結果、LSCでは Sox9が高発現していることが明らかになった。

Sox9発現レポーターマウスを用いた in vivo追跡実験から、Sox9は長期的な角膜幹細胞の維持に必要であることが示された。

Sox9条件的ノックアウトマウスでは、角膜上皮の過増殖と扁平上皮化生が観察された。これは、Sox9欠失によりTACの非対称分裂が阻害され、対称分裂が持続することで引き起こされたと考えられる。

実験的にTACの分化を抑制すると、Sox9欠失と同様の角膜上皮の過増殖と扁平上皮化生が誘発された。

以上の結果から、Sox9は角膜幹細胞の維持と前駆細胞の非対称分裂の切り替えに重要な役割を果たすことが明らかになった。この知見は、角膜上皮の恒常性維持機構の理解と、角膜疾患の新たな治療法開発につながると期待される。

統計

角膜上皮の厚さは、Sox9欠損マウスの中心角膜と縁取り部で有意に増加していた。
Sox9欠損マウスの角膜上皮の約3分の1で、中心部の上皮と間質の肥厚が中等度から高度であった。

引用

「Sox9は角膜幹細胞を示す遺伝子であり、その発現の減少が角膜上皮の非対称な細胞運命の切り替えに必要不可欠である」
「Sox9欠失により角膜上皮の過増殖と扁平上皮化生が引き起こされた」
「TACの分化を抑制すると、Sox9欠失と同様の角膜上皮の過増殖と扁平上皮化生が誘発された」

抽出されたキーインサイト

Sox9 marks limbal stem cells and is required for asymmetric cell fate switch in the corneal epithelium

by Rice,G., Far... 場所 www.biorxiv.org 04-11-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.08.588195v2

深掘り質問

角膜上皮の恒常性維持における、Sox9以外の転写因子の役割は何か?

Sox9以外の転写因子も角膜上皮の恒常性維持に重要な役割を果たしています。例えば、Klf4、Fos、Hif、Jun、Junb、Klf3などが挙げられます。これらの転写因子は、LSCからTACへの移行時に発現が上昇し、非対称分裂や終末分化に関与しています。特に、Notchシグナル伝達経路は、角膜上皮の細胞運命を調節する重要な役割を果たしており、Notch1の欠損は角膜上皮の細胞運命の変化につながることが知られています。

角膜上皮の非対称分裂と対称分裂を制御する細胞外シグナルはどのようなものか?

角膜上皮の非対称分裂と対称分裂を制御する細胞外シグナルには、リンバスから中心角膜への細胞移行に影響を与える要因が含まれます。これには、細胞間相互作用、細胞外マトリックス、神経線維からのシグナルなどが含まれます。また、Notchシグナル伝達経路も非対称分裂と終末分化に重要な役割を果たしています。これらのシグナルは、角膜上皮の細胞が正常な運命を遂行し、組織の恒常性を維持するために重要です。

角膜上皮の扁平上皮化生は、角膜の機能障害につながるのか?その影響は何か?

角膜上皮の扁平上皮化生は、角膜の機能障害につながる可能性があります。扁平上皮化生は、角膜の正常な構造と機能を損なうことがあり、角膜の透明性や保護機能に影響を与える可能性があります。例えば、扁平上皮化生によって角膜の表面が角化し、正常な涙液の分泌や角膜の保護機能が低下する可能性があります。また、扁平上皮化生が進行すると、角膜の組織構造が変化し、角膜の炎症や感染のリスクが高まる可能性があります。したがって、角膜上皮の扁平上皮化生は、角膜の機能障害や疾患の発生につながる可能性があります。