始原型心筋細胞は心筋形態形成と血管新生を統括するが、再生には不要
Primordial cardiomyocytes orchestrate myocardial morphogenesis and vascularization but are dispensable for regeneration
ゼブラフィッシュの単一細胞RNAシーケンシング解析により、嫌気性代謝と関連し、酸化リン酸化遺伝子が豊富な成熟心筋細胞とは異なるphlda2遺伝子を発現するユニークな心筋細胞(CM)亜集団が特定された。このphlda2陽性細胞は、心筋の緻密層と網目層の間に位置する始原型CMコンパートメントを構成することが示された。発生中にphlda2陽性CMを遺伝子的に除去すると、心筋の形態形成が著しく阻害され、心筋の網目構造形成と緻密化の欠陥、および冠血管新生の障害が生じた。しかし、発生における必須の役割にもかかわらず、心室切除後の心筋修復および再血管新生は、phlda2陽性CMの枯渇によっても損なわれなかった。これは、始原型CM自体が外科的切断または遺伝子除去後の再生能力が限定的であるためである可能性が示唆された。本研究は、始原型CMが心筋形態形成のオーガナイザーであるが、再生には必須ではないことを明らかにし、脊椎動物の心臓における発生プログラムと再生プログラムの根本的な違いを示している。
- ゼブラフィッシュの単一細胞RNAシーケンシングにより、phlda2を発現するユニークな心筋細胞亜集団(phlda2陽性CM)が同定された。
- phlda2陽性CMは心筋の緻密層と網目層の間に位置する始原型CMコンパートメントを構成する。
- 発生中にphlda2陽性CMを遺伝子的に除去すると、心筋の網目構造形成と緻密化の欠陥、および冠血管新生の障害が生じた。
- 心室切除後の心筋修復・再血管新生はphlda2陽性CMの枯渇によって損なわれず、始原型CMは再生に必須ではないことが示された。
ゼブラフィッシュ心臓の発生と再生の違いを単一細胞レベルで切り分けた基礎研究で、直接の企業・製品には結びつかない。ただし、心筋緻密化・冠血管新生を制御するphlda2陽性始原型心筋細胞という新規細胞集団の同定は、心筋再生医療や心不全治療の標的探索、iPS心筋シートなどの成熟化・血管化設計に効く可能性があり、再生医療・創薬シーズの探索動向として中長期で注目したい。