本田直樹 生命科学研究科特命教授（兼任：広島大学教授、生命創成探究センター客員教授）、中牟田旭 理学部学生、吉戸香奈 生命科学研究科大学院生らからなる研究グループは、腸や骨髄などの組織にある幹細胞が、成熟（分化）した細胞をどのような法則で絶えず供給しているのかを記述する統一理論を提唱し、実験データからその妥当性を示しました。
多细胞组织において干细胞がどのように分化细胞を供给しているのでしょうか？そのメカニズムは生物学における长年の谜でした。数十年来の仮説は「组织の阶层性」によるもので、少数の司令塔となる干细胞がひとつずつ分化细胞を生み出すというものです。最近では、その対立仮説として、「干细胞同士の中立的な竞争」が重要であるというモデルが提唱されてきました。しかしながら、どちらのモデルが正しいのか决着がついていませんでした。
本研究では、これら二つのモデルが必ずしも相反するものではないことに注目し、これらを包括する数理モデルを提案しました。この数理モデルによって、一つの干细胞から生じた细胞の数が一过的な増加と减少を繰り返す（细胞数のバースト）という“栄枯盛衰”的なふるまいが予言されました。そして、造血干细胞の実験データを解析することで、実际の干细胞が数理モデルからの予言に従っていることを确认し、本モデルの妥当性を示しました。本研究で提唱されたモデルは、组织の恒常性维持メカニズムの解明に贡献することが期待されます。また、がんや不妊などの干细胞恒常性の异常により起こる疾患の、数理モデルを用いた统一的理解に発展することが期待されます。
本研究成果は、2022年11月18日に、「Communications Biology」に掲載されました。
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Asahi Nakamuta, Kana Yoshido, Honda Naoki (2022). Stem cell homeostasis regulated by hierarchy and neutral competition. Communications Biology, 5:1268.
