栄養欠乏と細胞接着が皮膚ケラチノサイトの配置を形作る

Tokyo北海道大学の研究者たちは、細胞の接着と栄養素の不足が皮膚細胞のパターンを引き起こすことを発見しました。HaCaTという継続的なケラチノサイト細胞株を使用することで、培養内で細胞密度が高い部分と低い部分の自然形成を観察しました。

主な発見は次の通りです。

• ケラチノサイトはランダムに移動し、自然に高密度と低密度の領域を形成しました。
• 培養媒が新しくされた際にはパターン形成が不明瞭になりましたが、栄養素が消費されると再びはっきりしました。
• 高密度領域における遺伝子発現では、細胞接着や分化に関与するタンパク質のアップレギュレーションが見られました。
• 高密度領域の細胞間接合部には、カドヘリンやアクチンなどのアドヘレンスジャンクション分子が局在していました。

研究によると、栄養不足と細胞の強い粘着性が細胞の組織化に影響を与えることが示されています。食糧が不足すると、皮膚細胞は個々に動くよりも、互いにしっかりと結びついてパターンを形成することに重点を置き、集団として行動することが分かりました。これは皮膚だけでなく、他の組織における細胞の組織化の理解にも役立つ可能性があります。

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研究チームは数学モデルを使用して結果を検証しました。そのモデルは、均等な分布とストレスのもとで、強い細胞接着だけでもこれらの密度パターンを引き起こせることを示しました。これは、細胞接着が整然としたパターンを形成するのに十分であり、上皮組織における細胞の振る舞いを研究する新しい方法を提示していることを裏付けています。

これらのパターンは細胞の成長と発達にも影響を与え、皮膚の層がどのように形成されるかを理解する助けとなります。研究では、マウスに十分な栄養を与えないと皮膚の形成が変わる可能性があることが示され、栄養素が細胞の発達に与える影響についてさらに研究が必要であることが示唆されています。

この研究はケラチノサイトを調査しているが、他の細胞タイプや組織でも同様のプロセスが起こるかどうかという大きな疑問を提起している。栄養素の不足や細胞の接着が、異なる生物学的環境において細胞がどのように組織化されるかの重要な要因となる可能性があるのだろうか。将来的には、細胞がどのように発達し、協力して組織を形成・維持するのかを理解するために、さらに多くの変数を試験する研究が行われるであろう。