初期胚における染色体不安定性を起こす要因の探索

• Project/Area Number: 21K06283
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45010:Genetics-related
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 加藤 武馬 藤田医科大学, 総合医科学研究所, 助教 (20387690)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: Single cell RNA sequence / 受精卵 / 機械学習 / niPGT / 染色体 / 初期胚 / 染色体不安定性

Outline of Research at the Start

精子と卵子が受精して受精卵ができたあと、受精卵は卵割と呼ばれる体細胞分裂を開始します。卵割は通常の体細胞分裂と異なり、母親由来のmRNAのみが発現していることや、間期核がほとんどない、細胞サイズが大きく分裂回数を経て次第に小さくなるという特徴があります。また近年では卵割時期は非常に染色体異常を起こしやすい不安定な時期であることが知られてきました。しかしながら、何故、正常な体細胞分裂ができないのかは未解明なままです。そこで本研究では、染色体不安定を惹起させう要因を分子遺伝学アプローチにより解明することを目的としました。

Outline of Annual Research Achievements

倫理審査の認可を受けて、治療に用いられなくなった廃棄予定の受精卵を用いて、培養5-6日の胚盤胞期における受精卵の遺伝子発現パターンを網羅的に解析した。またその受精卵の染色体核型を調べ、染色体正常と染色体異常の2群に分けて、染色体異常を持つ受精卵における発現変動パターンを調べた。さらに妊婦血液中に含まれる胎児由来のcell free RNAの解析手法と、受精卵を培養する培地に含まれる受精卵由来のcell free DNAを鋳型にしたNon invasive PGTを参考にして、培地に含まれる受精卵由来のcell free RNAを網羅的に解析する手法を確立した。受精卵本体と培地の遺伝子発現プロファイルを調べ、遺伝子発現パターンの比較解析を行い、培地の遺伝子発現パターンが、受精卵の遺伝子発現を反映しているか確認した。
次に、cell free RNAをmRNAだけでなく、non coding RNAも含めてTotal RNAを解析して、染色体異常を持つ受精卵で特異的に発現変動を起こす遺伝子群に着目し、これらの遺伝子群を調べることで、ほぼ100%の精度で受精卵における染色体異常の有無を判定できるようになった。この手法は、受精卵にとって侵襲のある生検を行うことなく、染色体異常の有無を予測することができ、さらには、従来のNon invasive PGTではDNAを鋳型にしていたため、塩基情報しか見ることができなかったが、RNAを鋳型にすることで染色体異常の情報のみならず、将来的には、移植の可否など胚の情報を明らかにできる可能性を秘めている。

Research Products

• [Journal Article] Usefulness of combined NGS and QF-PCR analysis for product of conception karyotyping (2022)
  • Author(s): Kato T, Miyai S, Suzuki H, Murase Y, Ota S, Yamauchi H, Ammae M, Nakano T, Nakaoka Y, Inoue T, Morimoto Y, Fukuda A, Utsunomiya T, Nishizawa H, Kurahashi H.
  • Journal Title: Reproductive medicine and biology Volume: Feb 27;21(1) Issue: 1
  • DOI: 10.1002/rmb2.12449
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genotype-phenotype correlation of renal lesions in the tuberous sclerosis complex (2022)
  • Author(s): Muto Y, Sasaki H, Sumitomo M, Inagaki H, Kato M, Kato T, Miyai S, Kurahashi H, Shiroki R.
  • Journal Title: Human Genome Variation Volume: Feb 10;9(1) Issue: 1 Pages: 5-5
  • DOI: 10.1038/s41439-022-00181-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a Novel Mutation in Carboxyl Ester Lipase Gene in a Patient with MODY-like Diabetes (2022)
  • Author(s): Kondoh Tomomi、Nakajima Yoko、Yokoi Katsuyuki、Matsumoto Yuji、Inagaki Hidehito、Kato Takema、Nakajima Yoichi、Ito Tetsuya、Yoshikawa Tetsushi、Kurahashi Hiroki
  • Journal Title: The Tohoku Journal of Experimental Medicine Volume: 256 Issue: 1 Pages: 37-41
  • DOI: 10.1620/tjem.256.37
  • NAID: 130008144085
  • ISSN: 0040-8727, 1349-3329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Target enrichment long-read sequencing with adaptive sampling can determine the structure of the small supernumerary marker chromosomes (2022)
  • Author(s): Mariya T, Kato T, Sugimoto T, Miyai S, Inagaki H, Ohye T, Sugihara E, Muramatsu Y, Mizuno S, Kurahashi H.
  • Journal Title: Journal of human genetics Volume: Jan 14 Issue: 6 Pages: 363-368
  • DOI: 10.1038/s10038-021-01004-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Myoinositol to Total Choline Ratio in Glioblastomas as a Potential Prognostic Factor in Preoperative Magnetic Resonance Spectroscopy (2021)
  • Author(s): KUMON Masanobu、NAKAE Shunsuke、MURAYAMA Kazuhiro、KATO Takema、OHBA Shigeo、INAMASU Joji、YAMADA Seiji、ABE Masato、SASAKI Hikaru、OHNO Yoshiharu、HASEGAWA Mitsuhiro、KURAHASHI Hiroki、HIROSE Yuichi
  • Journal Title: Neurologia medico-chirurgica Volume: 61 Issue: 8 Pages: 453-460
  • DOI: 10.2176/nmc.oa.2020-0312
  • NAID: 130008074598
  • ISSN: 0470-8105, 1349-8029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Biallelic variants in LIG3 cause a novel mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy (2021)
  • Author(s): 1.Bonora E, Chakrabarty S, Tsutsumi M (他63名) Taniguchi-Ikeda M (Corresponding author) and Roberto De Giorgio.
  • Journal Title: Brain Volume: 144 Issue: 5 Pages: 1451
  • DOI: 10.1093/brain/awab056
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Coexistence of RASA1 and COL4A2 variants caused pial arteriovenous fistula (AVF) in a patient with capillary malformation-arteriovenous malformation (2021)
  • Author(s): Kumai Tadashi、Sadato Akiyo、Kurahashi Hiroki、Kato Takema、Adachi Kazuhide、Hirose Yuichi
  • Journal Title: Clinical Neurology and Neurosurgery Volume: 204 Pages: 106612-106612
  • DOI: 10.1016/j.clineuro.2021.106612
  • Peer Reviewed