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背景と目的：Claudin-7（CLDN7）は、腸上皮細胞の頂端TJおよび基底外側に位置するタイトジャンクション（TJ）膜タンパク質です。遺伝子標的によるCLDN7の欠失は、体重減少、下痢、粘膜潰瘍、重度の腸上皮損傷を含むマウスの炎症性腸疾患様表現型につながります。この研究では、CLDN7が腸内窩幹細胞機能の調節に重要な役割を果たすという仮説をテストします。 方法：遺伝子発現マイクロアレイ、定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応、in situハイブリダイゼーション、組織学的検査、免疫ブロッティング、3次元オルガノイド培養、およびCLDN7欠損オルガノイド欠陥を救うためのさまざまな治療法は、グローバルなCLDN7ノックアウトマウスと吸収性、浸透性、条件付き、CLDN7ノックアウトマウス。 結果：腸内でのCldn7の遺伝子欠失は、OLFM4、脱転酸細胞、および上皮細胞分化を破壊するなどの腸内陰窩幹細胞マーカーの顕著なダウンレギュレーションを伴う発現プロファイルの有意な変化を示しました。さらに、幹細胞が存在する分離されたCLDN7欠損地下室は、まったく生存できないか、欠陥のあるスフェロイドを形成し、CLDN7の非存在下で陰窩幹細胞の機能障害を強調しています。驚くべきことに、培養中のCLDN7発現をオフにしてから数日以内に、CLDN7発現オルガノイドは、数日以内に急速な細胞変性を受けました。Wnt/β-カテニンシグナル伝達の活性化が、CLDN7の欠失によって引き起こされるオルガノイド欠陥を救助することを確認しました。 結論：この研究では、CLDN7がWnt/β-カテニンシグナル依存性腸上皮幹細胞の生存、自己複製、および細胞分化を制御する上で不可欠であることを示しています。この研究は、他の組織や臓器の幹細胞調節におけるTJタンパク質の役割を研究するための扉を開くことができます。
背景と目的：Claudin-7（CLDN7）は、腸上皮細胞の頂端TJおよび基底外側に位置するタイトジャンクション（TJ）膜タンパク質です。遺伝子標的によるCLDN7の欠失は、体重減少、下痢、粘膜潰瘍、重度の腸上皮損傷を含むマウスの炎症性腸疾患様表現型につながります。この研究では、CLDN7が腸内窩幹細胞機能の調節に重要な役割を果たすという仮説をテストします。 方法：遺伝子発現マイクロアレイ、定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応、in situハイブリダイゼーション、組織学的検査、免疫ブロッティング、3次元オルガノイド培養、およびCLDN7欠損オルガノイド欠陥を救うためのさまざまな治療法は、グローバルなCLDN7ノックアウトマウスと吸収性、浸透性、条件付き、CLDN7ノックアウトマウス。 結果：腸内でのCldn7の遺伝子欠失は、OLFM4、脱転酸細胞、および上皮細胞分化を破壊するなどの腸内陰窩幹細胞マーカーの顕著なダウンレギュレーションを伴う発現プロファイルの有意な変化を示しました。さらに、幹細胞が存在する分離されたCLDN7欠損地下室は、まったく生存できないか、欠陥のあるスフェロイドを形成し、CLDN7の非存在下で陰窩幹細胞の機能障害を強調しています。驚くべきことに、培養中のCLDN7発現をオフにしてから数日以内に、CLDN7発現オルガノイドは、数日以内に急速な細胞変性を受けました。Wnt/β-カテニンシグナル伝達の活性化が、CLDN7の欠失によって引き起こされるオルガノイド欠陥を救助することを確認しました。 結論：この研究では、CLDN7がWnt/β-カテニンシグナル依存性腸上皮幹細胞の生存、自己複製、および細胞分化を制御する上で不可欠であることを示しています。この研究は、他の組織や臓器の幹細胞調節におけるTJタンパク質の役割を研究するための扉を開くことができます。
BACKGROUND & AIMS: Claudin-7 (Cldn7) is a tight junction (TJ) membrane protein located at the apical TJ and basolateral side of intestinal epithelial cells. Deletion of Cldn7 by gene targeting leads to the inflammatory bowel disease-like phenotype in mice, which includes weight loss, diarrhea, mucosa ulceration, and severe intestinal epithelial damage. In this study, we test our hypothesis that Cldn7 plays a critical role in regulating intestinal crypt stem cell functions. METHODS: Gene expression microarray, quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction, in situ hybridization, histologic examinations, immunoblotting, 3-dimensional organoid culture, and various treatments to rescue Cldn7-deficient organoid defects were conducted using global Cldn7 knockout mice and inducible, conditional Cldn7 knockout mice. RESULTS: Gene deletion of Cldn7 in intestines showed significant alteration of expression profiles with striking down-regulation of intestinal crypt stem cell markers such as Olfm4, dislocated proliferative cells, and disrupted epithelial cell differentiation. In addition, the isolated Cldn7-deficient crypts where the stem cells reside were either unable to survive at all or formed defective spheroids, highlighting the functional impairment of crypt stem cells in the absence of Cldn7. Remarkably, the Cldn7-expressing organoids with buddings underwent rapid cell degeneration within days after turning off Cldn7 expression in the culture. We identified that activation of Wnt/β-catenin signaling rescued the organoid defects caused by Cldn7 deletion. CONCLUSIONS: In this study, we show that Cldn7 is indispensable in controlling Wnt/β-catenin signaling-dependent intestinal epithelial stem cell survival, self-renewal, and cell differentiation. This study could open a door to study roles of TJ proteins in stem cell regulations in other tissues and organs.
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