加齢に伴う胎盤血管新生制御機構の解明

• Project/Area Number: 19J01089
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山内(石川) 祐 東京大学, 医科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2023-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 老化 / 雌性生殖器 / 受精 / 着床 / 胎盤 / ゲノム編集 / CRISPR/Cas9

Outline of Research at the Start

胎盤は妊娠中の胎仔と母体をつなぐ重要な器官である。胎盤内にはさまざまな種類の細胞が存在し、特に胎仔由来と母体由来の血管は近接しあうことで胎仔へ酸素や栄養物の相互運搬を行う。先行研究で妊娠11.5日目の若齢と加齢マウスの胎盤を用いてトランスクリプトーム比較を行ったところ、加齢マウスの母体では脱落膜分化、成長因子制御、および細胞外マトリックス構成に関する遺伝子発現量が減少していた。これらのうち、胎盤特異的に発現しており詳細な機能が未知である遺伝子群に着目した。本研究では、胎盤血管新生加齢に伴う胎盤不完全形成の分子メカニズム解明を目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では妊娠中の胎仔と母体をつなぐ胎盤に着目している。昨年度まで、既報のトランスクリプトーム解析から選定した胎盤特異的加齢関連遺伝子についてCRISPR/Cas9システムを用いて遺伝子欠損マウスの作製を行った。加えて、自然加齢させたメスマウスを用いて、加齢に伴う雌性生殖器の変化についても解析を行った。

（１） 作製した雌雄それぞれの遺伝子欠損マウスを用いて、妊孕性の確認のため交配実験を行った。8週齢から20週齢までの約3ヶ月間に交配実験を行ったが、予想に反し、作製した全ての遺伝子欠損マウスで正常な妊孕性が確認された。すなわち、トランスクリプトーム解析から選定した胎盤における加齢関連遺伝子は単一の遺伝子欠損のみでは加齢様の表現型を示さないことがわかった。この結果は、加齢したマウスの母体で生じる胎盤の形成不全は複数の因子が関与していることを示唆している。
（２） 昨年度から継続して若齢メスマウスと自然加齢させたメスマウスを用いて、胎盤を形成する以前の胚盤胞、卵子、および排卵時の卵丘細胞について解析を行った。卵子、卵丘細胞、胚盤胞期胚のbulk RNA-seqを行ったところ、卵丘細胞で加齢によって変化する複数の遺伝子が存在したが、特徴的な遺伝子群は見いだせなかった。加えて、既報の通り、卵子においても加齢による遺伝子発現の差異は認められなかった。このようにトランスクリプトームレベルでは若齢卵と加齢卵に違いはないものの、成獣マウスの精子と体外受精させると顕著に加齢卵の受精率が減少した。受精時における加齢の影響を明らかにするために、現在電子顕微鏡を用いた卵子の微細構造の比較を行っている。これまでの進捗として、卵子表面構造に違いが見られているため、詳細な解析を行い、論文として投稿する予定である。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] RNA-binding protein Ptbp1 regulates alternative splicing and transcriptome in spermatogonia and maintains spermatogenesis in concert with Nanos3 (2020)
  • Author(s): SENOO Manami、HOZOJI Hiroshi、ISHIKAWA-YAMAUCHI Yu、TAKIJIRI Takashi、OHTA Sho、UKAI Tomoyo、KABATA Mio、YAMAMOTO Takuya、YAMADA Yasuhiro、IKAWA Masahito、OZAWA Manabu
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 66 Issue: 5 Pages: 459-467
  • DOI: 10.1262/jrd.2020-060
  • NAID: 130007925613
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] EFCAB2 is a novel calcium-binding protein in mouse testis and sperm. (2019)
  • Author(s): Shawki HH*, Ishikawa-Yamauchi Y*, Kawashima A, Katoh Y, Matsuda M, Al-Soudy AS, Minisy FM, Kuno A, Gulibaikelamu X, Hirokawa T, Takahashi S, Oishi H. (* equal first)
  • Journal Title: PLoS One Volume: 14(4) Issue: 4 Pages: 0214687-0214687
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0214687
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional role of the oviduct in mammalian fertilization (2021)
  • Author(s): Yu Ishikawa-Yamauchi
  • Organizer: Biofluid Mechanics of Reproduction Workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Age-associated alteration of fertilization and development in female mice (2021)
  • Author(s): Yu Ishikawa-Yamauchi, Kiyonori Kobayashi, Chihiro Emori, Manabu Ozawa, Masahito Ikawa
  • Organizer: 第48回 医科学研究所創立記念シンポジウム研究成果発表会
• [Presentation] 雌マウスの加齢は雌性生殖器の形態と受精能に影響する (2021)
  • Author(s): 山内（石川）祐、小林清訓、江森千紘、森秀人、小沢学、伊川正人
  • Organizer: 第36回日本生殖免疫学会総会・学術集会
• [Presentation] Age-associated alteration of female reproductive morphology and fertility in mice (2021)
  • Author(s): Yu Ishikawa-Yamauchi, Kiyonori Kobayashi, Chihiro Emori, Manabu Ozawa, Masahito Ikawa
  • Organizer: The 27th East Asia Joint Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A possible role of EFCAB2 in flagellar motility of mouse sperm (2019)
  • Author(s): Yu Ishikawa-Yamauchi, Takahide Kashiwagi, Runo Kobayashi, Masahito Ikawa, Tadashi Baba
  • Organizer: Gordon Research Conference on Fertilization and Activation of Development
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 加齢に伴う雌雄マウス生殖器の形態変化（Effects of aging on male and female reproduction in mice） (2019)
  • Author(s): Yu Ishikawa-Yamauchi, Tsutomu Endo, Manabu Ozawa, Masahito Ikawa
  • Organizer: 2019年度文部科学省新学術領域研究 先端モデル動物支援プラットフォーム 若手支援技術講習会