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Molecular mechanisms for changes in epigenome dynamics that have been involved in human-specific traits

Research Project

Project/Area Number 19K22452
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Ichiyanagi Kenji  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70401560)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 今村 公紀  京都大学, 霊長類研究所, 助教 (80567743)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsエピゲノム / 進化 / iPS細胞 / レトロトランスポゾン / 転写因子 / 神経前駆細胞 / 霊長類
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、ヒト固有形質の獲得に至った進化メカニズムをエピジェネティクスおよび発生学的な観点から理解することである。特に他のヒト科霊長類には見られない筋肉や神経の形質に着目し、成人・成獣における違いが発生過程でどのように生じるのかを明らかにする。
そこで、ヒトとチンパンジーのiPS細胞を出発点とした筋細胞や神経細胞への分化誘導系を用いて、細胞分化過程でトランスクリプトームやエピゲノムがどのように変遷するのかを種間で比較する。さらに、ゲノム編集技術を用いて、エピゲノム種間差がゲノム配列の違いによるかどうかを検討し、エピゲノム変化の分子基盤の解明も目指す。

Outline of Final Research Achievements

Comparison of closely related species is a powerful tools to elucidate the origin of human-specific traits. In this study, we have established iPC cells from chimpanzee individuals in Primate Research Institute, Kyoto University. We then compared their pluripotency, transcriptomes, and epigenomes with those of human iPS cells. The iPS cells from the two species were very similar in these regards. We established a protocol to induce differentiation of iPS cells into neurons, which will be used to reveal interspecies changes in the epigenetic program during neuronal differentiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒト特異的な形質や形態の理解には近縁種と発生学的な観点から比較する研究が有用であるが、実際の発生過程を解析することは困難である。ヒトiPS細胞およびチンパンジーを含む非ヒト霊長類のiPS細胞を用いた比較解析研究は新たなヒト進化学の方法として注目されている。本研究によって、ヒトとチンパンジーのiPS細胞の状態は大きく変わっていないことが確認され、これらを用いいることにより、さまざまな分化誘導実験と比較解析が可能になった。また、ニューロンへの分化誘導系も着実に確立することができた。これは他の霊長類のiPS細胞を用いても同様に分化させることができる可能性を示している。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Modeling of early neural development in vitro by direct neurosphere formation culture of chimpanzee induced pluripotent stem cells2020

    • Author(s)
      Ryunosuke Kitajima, Risako Nakai, Takuya Imamura, Tomonori Kameda, Daiki Kozuka, Hirohisa Hirai, Haruka Ito, Hiroo Imai, Masanori Imamura
    • Journal Title

      Stem Cell Research

      Volume: 44 Pages: 101749-101749

    • DOI

      10.1016/j.scr.2020.101749

    • NAID

      120006813300

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reprogramming of chimpanzee fibroblasts into a multipotent cancerous but not fully pluripotent state by transducing iPSC factors in 2i/LIF culture2020

    • Author(s)
      Zachary Yu-Ching Lin, Risako Nakai, Hirohisa Hirai, Daiki Kozuka, Seiya Katayama, Shin-ichiro Nakamura, Sawako Okada, Ryunosuke Kitajima, Hiroo Imai, Hideyuki Okano, Masanori Imamura
    • Journal Title

      Differentiation

      Volume: 112 Pages: 67-76

    • DOI

      10.1016/j.diff.2020.01.002

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] チンパンジーの細胞をリプログラミング - iPS細胞作製の副産物が示す神経堤細胞様の特性2020

    • Author(s)
      今村公紀, 仲井理沙子
    • Journal Title

      academist Journal

      Volume: -

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 霊長類iPS細胞を用いたエピゲノム進化の解析2022

    • Author(s)
      一柳健司
    • Organizer
      日本再生医療学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒトとチンパンジーの iPS細胞のエピゲノム比較解析2022

    • Author(s)
      一柳健司
    • Organizer
      第50回ホミニゼーション研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒトおよびチンパンジーiPS細胞を用いたヒストン修飾の比較解析2019

    • Author(s)
      平田真由、一柳 朋子, 橋本 拓磨, 今村 公紀, 一柳 健司
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] iPSC初期化因子導入による2i/LIF培養条件下でのチンパンジー線維芽細胞のリプログラミング2019

    • Author(s)
      仲井理沙子、リンザッカリーユーチン、平井啓久、小塚大揮、片山聖也、中村紳一朗、岡田佐和子、北島龍之介、今井啓雄、岡野栄之、今 村公紀
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 霊長類iPS細胞を用いたヒト進化生物学/進化医学2019

    • Author(s)
      今村公紀
    • Organizer
      中部幹細胞クラブシンポジウム2019「『幹細胞人類学』-幹細胞でヒトの発生・生理・疾患・進化を理解する-」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] iPS細胞×霊長類学で拡がる研究2019

    • Author(s)
      今村公紀
    • Organizer
      NBRPニホンザル 第15回公開シンポジウム「ニホンザル研究~ここがおもしろい~」
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ(一柳)

    • URL

      http://nuagr2.agr.nagoya-u.ac.jp/~ged/index.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ(今村)

    • URL

      http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/molecular_biology/member/imamura.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ(一柳)

    • URL

      http://nuagr2.agr.nagoya-u.ac.jp/~ged/research.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ(今村)

    • URL

      http://www.pri.kyoto-u.ac.jp/sections/molecular_biology/research/index.html

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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