2014/11/27 全領域合同研究交流会（第3回）	

転移できる細胞って何が違うの？	
〜 研究への興味・社会の要求・本音と建前 〜	

齋藤大介
東北大学・学際科学フロンティア研究所	

⒈ 発生学、その中での生殖細胞の立場  

⒉ 学際的研究展開（細胞転移の研究）  

“発生学”: 生き物の形作りの仕組みを明らかにする学問  研究蓄積から総合していえることは・・・  
生き物の形作りには共通したメカニズムが存在する  
（BBooddyy  PPllaann）  
近年は生物の多様性を説明できるメカニズム研究が主流になってきたように感じる  

しかしながら、そのルールに従わないものがいる  

生殖細胞  

生殖細胞・・遺伝情報を次世代に伝える役割を持つ細胞  
幹細胞としての生殖細胞	

始原  生殖細胞  （PPGGCC）  

受精卵  

精子  

♂  ♀  生殖細胞と体細胞の分岐はいつどのようにして起こる？	

生殖細胞の移動	卵  どうして胚の外に生まれるのか？
潜在的分化全能性と単一分化	

体細胞（神経、筋肉、骨、脂肪細胞などなど）  

始原生殖細胞（PPrriimmoorrddiiaall  ggeerrmm  cceellll::  PPGGCC）は発生中、生殖腺まで長距離移動する  
PPGGCC  

胚体外  胚体内  生殖腺  
（精巣oorr卵巣）  

精子

卵分化  

動物によってPPGGCCの生まれる場所、移動様式、ルートは大きく異なる  
((RRiicchhaarrddssoonn  aanndd  LLeehhmmaannnn,,  22001100))  

ショウジョウバエ  

ゼブラフィッシュ  

マウス  鳥類PPGGCCの移動  トリPGCの移動を支える血管の実体解明	
①①  ②  血管	①
PPGGCCは血流内をどのように動くのか？  
間充織へ侵入�するポイントの血管はどこか？  
その際の血管認識機構は？  

②
血管壁を通過する際の仕組みは？  

はじめPGCは血管網のなかにランダムに分布している	  17	  somite	  stage	  CVH（PGC） QH-­‐1（endothelial	  cell）	

PGCは特定の毛細血管領域に分布するようになる
DA
大動脈(DA)ave. diameter 13µm卵黄動脈(VA)

DA

VA

CVH（PGC）	  QH-­‐1（血管内皮細胞）	

予定生殖腺領域

Ink
背側大動脈	

毛細血管

PGCはこの毛細血管から血管外へと侵入�する  
VV  Conforcal microscopy	

DD  VV  PPCCVV  DD  VV  

QQHH11((eennddootthheelliiaall  cceellll))   CCVVHH((PPGGCC))  

DD  

DA

DA

PGC-capturing vessels: PC血管

PC血管

血流方向	

PGC-capturing vessel：PC血管	
①．内臓を裏打ちする間充織内に毛細血管網（PC血管）が形成される	
②． PGCがPC血管に集積する	
③． PGCが間充織内へ侵入し、生殖腺へ向かう	

PGCの血管内移動挙動は？

Gene delivery to avian PGCs
In vivo トランスフェクション法	

PGC specificpromoter	

EGFP

gonad	

Nanog mRNA	CAGGS-mCherry	

Nanog promoter-EGFP	

循環していたPGCはPC血管領域において移動を停止する

卵外培養

PGCへEGFPを導入

Live-imaging

大動脈	
PGC	

移動速度の低下と停止	

循環移動停止のメカニズムは？  

PC血管領域におけるPGCの高解像度観察

Incormorated
In thrombus

Adhering	
Trapped	“挟まる”

物理的な要因接着する

特異的接着性

血球細胞塊に参加する血球細胞との相互作用

PGC 血球細胞

“挟まる”

物理的な要因PGCは細胞の形態を変えない	

この細胞は硬いのではないか？
循環移動の停止に細胞の硬さが重要なのではないか？	

原子間力顕微鏡を用いて、細胞弾性（硬さ）を計測する  

ビーズ	
PGC	

カンチレバー	
赤血球	

カンチレバーのたわみ量	

白血球4	

名古屋大学・宮田卓樹先生との共同研究	

プローブとサンプル間の距離	

ビーズ	
PGC	

カンチレバー	
赤血球	
白血球4	

白血球3	
栓球	
PGC	
白血球4	赤血球	PPGGCCは血球に比べて22~~88倍ほど弾性率が高い  

条件

PGC
n=25	

サンプル：E2.5ニワトリ胚血液
測定温度：37℃
カンチレバー弾性率：0.23N/m
押し込み速度：650nm/s
最大押し込み荷重：1nN
培地：DMEM-F12（無血清）

栓球
n=14	

細胞は0.01%のpoly-L-Lysinにてデッシュに固定

白血球1
n=9	
白血球2
n=7	
白血球3
n=6	
白血球4
n=6		

赤血球
n=11	

[Pa]	

生殖細胞研究と社会的要求との接点  

血行性転移機構を鳥類モデルをつかって解明する  
血管内のガン細胞のイメージ図	•••

PPGGCCは血管内をどのように移動する？  
通過すべき血管をどのように認識しているのか？  
血管壁をどのように通過しているのか？  

血行性転移の決定要因を、工学的アプローチから明らかにする	
生殖細胞の大きさ、硬さ、接着性が重要	

生殖細胞	
ガン細胞	
膜上情報の収集とノックダウンによる機能解析	

あ接着	転移能を持たない細胞	

挟まる	
生殖細胞と環境とのインターフェース“細胞膜上情報”の理解が必須	
（リン脂質、膜タンパク質、糖鎖）	

再構
成操
作

血
行性
転
移
能
評
価		

生殖細胞	

血管内皮細胞など	

ジャイアントベシクル
あるいは生体ゲル	

膜
情報鳥類トランスジェニック技術を基盤とした学際的研究展開	

ニワトリ（鶏卵）をバイオリアクターとして活用する	
従来の有用タンパク質大量生産	
大腸菌、酵母、培養細胞など	

大規模プラントでの培養・精製	提案する新規法	
トランスジェニック・
ニワトリ	

小〜大規模鶏舎での飼育	問題点：	
製造コストが高い
投資対効果の見極めが難しい	

鶏卵の圧倒的なタンパク質生産能力	
小規模〜大規模選択が可能

卵管でタンパク質を発現させるためのプロモーターの単離とベクターの構築は完了している	

研究の異分野融合性・学際性  
理（生物、物理、数学）	

独
自工（マテリアル系）	

鳥類

生殖細胞の発生・移動研究	
自律神経系の形成と生理機能の研究		

技
術

医療応用	
ガン転移抑止新たなドラッグデリバリーシステム自律神経疾患の治療	

農工応用	

鶏卵の新規バイオリアクター利用	

環境問題の解決	

トリインフル感染・拡大の阻止	
希少鳥類の保護	自身の知的好奇心を満たしてくれる研究に従事しつつ、  広く周�りを見渡して自身の研究の意義付けを行い、  研究成果の社会還元を目指し、実現させる  生命科学研究科・田村宏治 教授

研究活動一般の支援	

加齢医学研究所・松居靖久 教授

生殖細胞研究におけるメンター	

工学研究科・森本展行 准教授

マテリアル供与	

名古屋大学医・宮田卓樹 教授

AFMを用いた弾性解析	

名古屋大学農・吉村崇 教授

トリTG研究