【研究成果】细胞に生えている一本の「毛」の24时间周期での伸び缩みを発见～夜に负った伤が治りにくいメカニズムの一端か～

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大学院医系科学研究科
【研究成果】细胞に生えている一本の「毛」の24时间周期での伸び缩みを発见～夜に负った伤が治りにくいメカニズムの一端か～

【研究成果】细胞に生えている一本の「毛」の24时间周期での伸び缩みを発见～夜に负った伤が治りにくいメカニズムの一端か～

本研究成果のポイント

细胞に生えている1本の“毛”である「一次繊毛」の长さが约24时间周期で伸缩することを见出しました。
一次繊毛が长い时间帯の线维芽细胞^*1は一次繊毛が短い时间帯の线维芽细胞に比べ“伤”を闭じようとする细胞の移动が遅いことがわかりました。これは伤を负う时间帯により治癒までにかかる时间が异なる原因の１つであることを示唆します。
本研究成果は「体内时计」の新たな理解と「时间医疗^*2」の発展につながると期待されます。

概要

　広島大学大学院医系科学研究科解剖学及び発生生物学研究室の中里亮太助教、池上浩司教授らのグループは、「一次繊毛」の長さが「時計遺伝子^*3」により制御され、24時間周期で伸縮することを発見しました。また、皮膚などに負った“傷”の修復のカギとなる線維芽細胞を用いた実験において、一次繊毛が长い时间帯の线维芽细胞は短い時間帯に比べ“傷”を閉じようとする細胞の移動が遅くなることを明らかにしました。このことから、昼に負った傷と夜に負った傷の治る早さの違いは、線維芽細胞に生えた一次繊毛の24時間周期の伸縮が原因の１つになりうることが示唆されました。本研究成果は、体内時計の乱れにより生じる様々な健康障害の予防?治療法の開発や、体内時計に関する知見を医療へ取り入れた「時間医療」の発展に大きく貢献すると期待されます。
　本研究成果は2023年11月16日（木）午後8時（日本時間）に欧州の科学誌「EMBO Reports」に公表されました。

论文情报

论文名：Circadian oscillation in primary cilium length by clock genes regulate fibroblast cell migration
着者名：Ryota Nakazato^1*, Yuki Matsuda², Faryal Ijaz¹, Koji Ikegami^1,3*
　　1：広岛大学大学院医系科学研究科解剖学及び発生生物学研究室
　　2：広岛大学医学部医学科
　　3：闯厂罢さきがけ
　　* ：責任著者
掲载雑誌名：EMBO Reports
DOI：10.15252/别尘产谤.202356870

背景

　ヒトの体を构成する细胞には「一次繊毛」と呼ばれる数ミクロンの长さの毛が生えています（参考资料図１）。一次繊毛は细胞の状态や外部环境に応じて形を変え、细胞の働きを正常に保つ机能を持つとされています。また、一次繊毛の形や机能に异常が生じると「繊毛病」と呼ばれる様々な疾患を引き起こします。
　「体内時計」とは睡眠?覚醒、ホルモン分泌などの生命現象が概日リズム（24時間周期のリズム）を形成するために働く生体機構です。概日リズムは「時計遺伝子」と呼ばれるタンパク質の合成と分解が約24時間周期で繰り返されることにより形成されます。近年、様々な生命現象における概日リズムの存在が明らかになっています。例えば、火傷を負った時間帯が夜の場合、昼に火傷を負った場合に比べ治癒までにかかる時間が長いことが報告されています（Sci Transl Med, 2017）。しかしながら、体内時計が様々な生命現象へ概日リズムを与えるメカニズムやその意義については不明な点が多く残っています。

研究成果の内容

　今回研究グループは、培养细胞の実験から时计遗伝子の合成と分解が24时间周期で行われているマウス线维芽细胞では一次繊毛の长さも24时间周期で伸缩することを発见しました（参考资料図2）。また、マウス実験から脳を构成する神経细胞やグリア细胞における一次繊毛の长さは昼に比べ夜の方が长いことがわかりました。
　線維芽細胞が傷ついた部位（創傷部位）へ移動する速度を測定する創傷治癒アッセイ（Wound healing assay）を行ったところ、一次繊毛の長さが最も長い時間帯の傷に面した線維芽細胞では一次繊毛の長さが最も短い時間帯に比べ創傷部位への移動速度が低下することを明らかにしました（参考资料図3）。
　以上の结果から、一次繊毛の长さは体内时计により制御され24时间で伸缩する概日リズムを形成することが明らかになりました。また、创伤治癒のカギとなる线维芽细胞は昼夜で异なる一次繊毛の长さに依存して创伤部位への移动速度が変わることを発见しました。

今后の展开

　本研究は「一次繊毛」と「体内时计」という一见无関係と思われる２つの生命机构の新たな関係性を発见しました。また、昼に负った伤と夜に负った伤では治癒までにかかる时间が异なるという现象に、本研究で発见した线维芽细胞における一次繊毛の概日リズムが関与すると考えられます。今后の解析により一次繊毛が创伤治癒だけでなく、睡眠?覚醒、ホルモン分泌、体温変化など概日リズムを示す様々な生命现象においてどのような役割を担うのかが明らかになると期待しています。その结果、不眠症、时差ぼけなど体内时计の乱れを原因とする様々な健康障害の理解や予防?治疗法开発、体内时计の研究知见を取り入れた「时间医疗」「24时间医学」の発展につながることが期待されます。

参考资料

図1　细胞に生えた一次繊毛（赤色）

図2　时计遗伝子が24时间周期で発现変动する细胞では、一次繊毛の长さも约24时间周期で変化する（オレンジグラフ）

図3　皮膚などの傷を修復する際、線維芽細胞は創傷部位へ集積する必要がある。一次繊毛が长い时间帯の线维芽细胞は一次繊毛が短い時間帯の線維芽細胞に比べ、創傷部位へ移動する速度が遅いことを発見した。

用语説明

^*1线维芽细胞：様々な臓器において组织と组织を繋げる结合组织を构成する细胞。伤が治る过程では创伤部位へ移动しコラーゲンなどを放出することで伤の治癒に働く。

^*2 时间医疗：体内时计や概日リズムの研究知见を取り入れた医疗。类语として「サーカディアン?メディシン」や「24时间医学」などがある。病気には症状が重くなる时间帯や治疗薬が効きやすい时间帯が存在する。こうした时间帯の违いを考虑した病気の予防や治疗を行う试み。

^*3 时计遗伝子：体内时计を生み出す転写因子群。叠惭础尝1、颁尝翱颁碍、笔贰搁、颁搁驰などがある。时计遗伝子による体内时计の仕组みを発见した3名の米国人科学者らは2017年ノーベル生理学?医学赏受赏。