Regulation of Cdx2 expression in mouse trophectoderm during implantation

Research Project

Project/Area Number	20J12906
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 42010:Animal production science-related
Research Institution	Tokyo University of Agriculture
Principal Investigator	鈴木大介東京農業大学, 農学研究科, 特別研究員(DC2) (80988254)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000) Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	マウス / 栄養外胚葉 / Cdx2 / 子宮内因子 / 着床 / トランスクリプトーム / 細胞分化 / 初期胚 / CDX2 / mural TE / 胚盤胞 / RNA-seq / シグナル伝達
Outline of Research at the Start	着床は胚盤胞と子宮のコミュニケーションにより制御される。胚盤胞は内部細胞塊（ICM）と極栄養外胚葉（polar TE）、壁栄養外胚葉（mural TE）から構成される。マウス胚盤胞ではmural TEが分化することで、浸潤能が獲得され、着床が進行することが分かっているが、mural TEの分化を制御する分子機構については不明点が多い。本研究では、シングルセルRNA-seqによりpolar TE, mural TE間の遺伝子発現プロファイルを比較することで、いつどのようにmural TEが分化するかを解析するとともに、mural TEの分化を制御する子宮内因子の特定を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、①mural TEでのCdx2発現低下を制御するシグナル経路のスクリーニングを実施したとともに、②着床期にmural TEのCdx2発現が低下する意義の解明を目指した。 ①昨年度に行ったmural TEのRNA-seqデータを解析した結果、PI3K-AKTシグナル、ケモカインシグナル、cAMPシグナル等といったシグナル経路に関与する遺伝子が着床期のmural TEで発現上昇することが明らかとなった。中でも、PI3K-AKTシグナルは栄養膜細胞においてCdx2発現を抑制することが知られているため、PI3K-AKTシグナルの活性化剤や阻害剤を添加した培地で胚盤胞の培養を行ったが、Cdx2発現への影響は見られなかった。したがって、mural TEでのCdx2発現低下はPI3K-AKTシグナル以外のシグナル経路が制御すると考えられた。今後、他の候補シグナル経路の活性の摂動を通して、mural TEでのCdx2発現低下を制御するシグナル経路が同定されると期待される。 ②レンチウイルスを用いたTE特異的遺伝子導入法によりCdx2を過剰発現させた胚盤胞の着床能や遺伝子発現を解析した。Cdx2過剰発現胚盤胞を子宮に移植した結果、着床の開始には影響が見られないものの、脱落膜反応に異常が見られ、Cdx2過剰発現が着床の正常な進行を妨げることが示唆された。また、胚盤胞のoutgrowth試験の結果、Cdx2過剰発現によりTEの細胞遊走が阻害されることが明らかとなった。さらに、遺伝子発現解析の結果、Cdx2過剰発現はmural TEでの分化関連遺伝子や細胞遊走関連遺伝子の発現上昇を抑制することがわかった。以上のことから、mural TEでのCdx2発現低下は、mural TEの分化及び細胞遊走能の獲得を介して着床、特に浸潤以降のステージを進行するのに重要であると考えられた。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。