Analysis of epigenome infertiity mechanism by the state-of-art single cell and ultrtrace histone modification methods
| Project/Area Number |
19KK0183
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
大保 和之 横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (70250751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富澤 信一 横浜市立大学, 医学部, 講師 (00704628)
鈴木 絢子 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (00770348)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | エピジェネティクス / 精子幹細胞 / ヒストン修飾 / シングルセル解析 / 生殖細胞 / 幹細胞 / エピゲノム |
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| Outline of Research at the Start |
多くの生き物で、次の世代に正確な遺伝子情報を与える仕組みを担っているものの一つが精子であるが、その正確性を生み出すメカニズムは明らかでない。そこで、精子の元となる精子幹細胞における遺伝子発現やゲノム修飾をシングルセルレベルで解析し、正確性を醸し出す分子基盤を明らかにする。このシングルセル解析は、最近、特に欧米のグループから次々と目覚ましい進歩が報告されており、これを直接現地で習得後、日本で立ち上げ、研究を推し進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本共同研究提案において、Red/ET相同組換法を開発し、幾つものヒストン修飾酵素の遺伝子改変マウスを作成し、ES細胞や造血細胞の分化への影響を中心に解析しているドイツのグループと、新規のマルチオミックスシングルセル解析の技術開発を行ってきた英国のグループとの国際共同研究を展開している。いずれも、精子幹細胞が前駆細胞へと分化する際の、鍵となる新たなエピゲノム因子の発見と、それに伴い変化する遺伝子制御機構の解明のための新しいシングルセル解析の手法を取り入れることを目的としている。
(1)ドイツのグループとの国際共同研究：ヒストン修飾酵素欠損マウスの精巣を、日本へ送付してもらい、スクリーング目的で組織学的解析を行なった。その結果、２種類のH3K4me3修飾を介在するヒストンメチル化酵素において、遺伝子欠損による精子形成過程に異常が認められた。一つは、タモキシフェン投与による遺伝子欠損後、短期間置いたマウス精巣組織断面において、一部の精細管における重度の精子形成細胞の減少が認められたが、正常に近い精細管も多々存在した。一方、遺伝子欠損誘導後、長期間置いたマウスでは、多くの精細管に生殖細胞がほとんど認められず、所謂、Germ cell lessの表現型をとっていた。また、もう一つのヒストンメチル化修飾酵素欠損マウス精巣は、短期間観察時、軽度の精子形成細胞の異常が認められたが、１ヶ月以内にマウス個体が死亡するため、長期の観察はできなかった。以上の結果を受けて、渡独し、精子幹細胞における分解状を検索するために、これら２種類のマウスから、精子幹細胞株を樹立する実験を行った。
(2)英国のグループとの国際共同研究：英国側グループリーダーが来日し、scNMT法のデータ解析についての技術的な指導を受けるとともに、現在出ている解析結果からの方向性のディスカッションを行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度も、前半はコロナ感染症、後半はウクライナ戦争による冬季のエネルギー問題などで、先方から渡航時期の延期の依頼があるなど、国際共同研究の遂行に障壁があった。しかし、今年度終了直前にドイツに渡航し、研究を進めることができた。特に、予定していた実験はもちろん、現地でのグループ内でのセミナー発表によるフェードバック、新たなグループとの間での相互の未発表情報の交換など、現地に滞在して初めて得られる、Zoomでは達成不可能な効果があった。今後、社会情勢から来る遅れを取り戻すべく予定している研究を加速する。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在使用しているマウスは、いずれも全身性にCreリコンビナーゼをタモキシフェン誘導下に発現するマウスを用いている。従って、認められた精巣における表現型は、必ずしも精巣が原因であるとは限らない。これらの問題を回避するために、２つの標的遺伝子それぞれについて、精子幹細胞株を、KO、Hetero、Controlの３種の遺伝子型のマウスから、複数クローン樹立し、エピゲノム解析実験に用いて、精子形成異常のメカニズムを解析する。
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Report
(4 results)
Research Products
(15 results)
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[Journal Article] Tsga8 is required for spermatid morphogenesis and male fertility in mice2021
Author(s)
Kobayashi Yuki、Tomizawa Shin-ichi、Ono Michio、Kuroha Kazushige、Minamizawa Keisuke、Natsume Koji、Dizdarevic Selma、Dockal Ivana、Tanaka Hiromitsu、Kawagoe Tatsukata、Seki Masahide、Suzuki Yutaka、Ogonuki Narumi、Inoue Kimiko、Matoba Shogo、Anastassiadis Konstantinos、Mizuki Nobuhisa、Ogura Atsuo、Ohbo Kazuyuki
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Journal Title
Development
Volume: 148
Issue: 8
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Father-to-offspring transmission of extremely long NOTCH2NLC repeat expansions with contractions: genetic and epigenetic profiling with long-read sequencing2021
Author(s)
Fukuda H, Yamaguchi D, Nyquist K, Yabuki Y, Miyatake S, Uchiyama Y, Hamanaka K, Saida K, Koshimizu E, Tsuchida N, Fujita A, Mitsuhashi S, Ohbo K, Satake Y, Sone J, Doi H, Morihara K, Okamoto T, Takahashi Y, Wenger AM, Shioda N, Tanaka F, Matsumoto N, Mizuguchi T
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Journal Title
Clin Epigenetics
Volume: 13
Issue: 1
Pages: 204-204
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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