| Project/Area Number |
19J11416
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
相澤 志穂 筑波大学, 人間総合科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 再生医療 / iPS細胞 / X染色体 / エピジェネティクス / KDM1A / リプログラミング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、再生医療に応用可能な高い多能性を持つiPS細胞を作製することを目的とする。高い多能性と関連すると考えられる、X染色体の再活性化(XCR)に着目し、XCRを人工的に誘導することによって、高い多能性を持つiPS細胞の作製を試みる。ここで、XCRの開始機構は不明であるため、その機構解明が第一課題となる。
iPS細胞誘導過程においてXCRが起きている・起きていない細胞を取得し、X染色体上の各遺伝子領域の転写情報を得ることで、XCR初期において転写が開始する領域を同定し、この領域に結合する分子の中から、XCR開始因子を決定する。そして、この因子を用いて高い多能性を持つヒトiPS細胞誘導を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年はXCR 開始領域の同定まで行った。この領域では、不活性化型アレルにおいても比較的オープンなクロマチン構造を取ることから、XCR はこの領域に転写因子が直接結合することにより引き起こされると考え、ChIP-Atlasというデータベースを用いて、この領域に結合する転写因子を確認し、6 つの XCR 誘導候補因子を得た。候補因子を shRNAによりノックダウンしながらXCRを誘導し、3つの遺伝子Nelfa, Otx2, Kdm1aをKDすることでXCRの開始が促進することを明らかにした。なお、これら因子の KD は XCR を促進するものの、多能性マーカー遺伝子の発現減少は引き起こさなかったことから、XCR の誘導は多能性に寄与しないと考えられる。本研究では、XCR により高い多能性が誘導されると考え、次のステップでは多能性の高い iPS 細胞が得にくいヒト細胞にて、人為的に XCR を誘導することを考えていた。しかし以上の結果を受けて、まず XCRが引き起こされる分子機構をマウス細胞にて明らかにすることにした。
XCR はエピジェネティクス修飾等に深い関連があることより、Kdm1aに着目した。KDM1A は酵素として主に H3K4me2 の脱メチル化を担う一方、多くのタンパク質のプラットフォームとしても働き、構成する複合体により役割が大きく異なることが報告されている。KDM1A とよく協働することが知られている複合体を KD して iPS 細胞誘導を行ってもXCR を促進しなかった。KDM1A の酵素活性部位の阻害剤を処理しながら iPS 細胞誘導を行なったところ、XCR が有意に促進した。以上から、XCR に重要なのは KDM1A の酵素活性部位である。 つまり、XCR開始領域でのKDM1A結合の減少、エピジェネティック修飾の変化が、XCRを開始すると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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