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細胞:小腸には予備の幹細胞集団が存在するためLgr5陽性細胞は必ずしも必要ではない

Nature 478, 7368 doi: 10.1038/nature10408

2から5日で再生する小腸上皮は、最も再生力のある哺乳類組織の1つである。遺伝子誘導による細胞運命マッピング研究によって、この組織では2つの主要な上皮幹細胞プールが同定されている。1つのプールはLgr5発現円柱細胞からなり、急速に細胞周期が進行し、主に陰窩底部に存在する。もう一方のプールはBmi1発現細胞からなり、主に陰窩底部の上に存在する。しかし、これら2つの幹細胞プールの相対的な機能やその相互関係は解明されていない。本論文ではマウスで、Lgr5遺伝子座にノックインしたヒトのジフテリア毒素受容体(DTR)遺伝子を用いて、Lgr5発現細胞を特異的に除去した。Lgr5発現細胞を完全に欠損しても、上皮の恒常性は障害されないことがわかり、他の細胞種がこの細胞集団の除去を補償できることが示された。Lgr5発現細胞の除去後、Bmi1発現細胞による子孫細胞産生が増加したことから、Bmi1を発現する幹細胞がLgr5発現細胞の欠損を補償すると考えられる。実際、細胞系譜追跡実験によって、Bmi1発現細胞からLgr5発現細胞が生じることが明らかになり、小腸上皮における幹細胞の階層構造が示唆された。我々の結果は、Lgr5発現細胞は正常な腸の恒常性に必ずしも必要ではないこと、また、Lgr5発現細胞が存在しないと、Bmi1発現細胞が代わりの幹細胞プールとして機能できることを証明している。これらのデータは、この2つの幹細胞集団間の相互関係を示す初めての実験的な証拠である。Bmi1発現幹細胞は、小腸上皮が損傷を受けた場合の予備の幹細胞プールであるとともに、病的状態ではない場合のLgr5発現細胞の補給源となっている可能性がある。

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