| Project/Area Number |
22K07886
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳田 絢加 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60906668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 直彬 東京医科歯科大学, 総合研究機構, 助教 (30815642)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | ナイーブ型多能性幹細胞 / ヒト胚発生 / 初期胚 / 着床 / 多能性幹細胞 / 胚発生 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの妊娠・出産率向上へ向けて、ヒト胚発生機構の解明が重要である。しかし、ヒト胚の入手や遺伝子操作が困難なため、ヒトの胚発生機構、特に子宮内の微小空間で進行する着床後の胚発生における分子機構解明は大きく遅れている。そこで、本研究では、ヒト ナイーブ型多能性幹細胞由来のブラストイド(着床前の胚である胚盤胞を模倣した胚盤胞様構)を用い、試験管内でヒト着床後胚発生モデルを構築することを目的とする。本研究が達成されれば、試験管内でヒトの着床後胚発生を継時的に観察、検証可能になり、胚発生機構や着床不全・発生異常の原因解明に繋がると期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの妊娠・出産率の向上には、ヒト胚発生機構の解明が重要である。しかし、マウス等の実験動物に比べヒト胚の入手や遺伝子操作が困難なため、ヒト胚発生機構の多くは未だ不明な点が多い。特に、子宮内で進行する着床期のヒト胚発生における細胞動態の理解は大きく遅れている。本研究では、多能性幹細胞から作製したブラストイド(着床前の胚である胚盤胞を模倣したヒト胚モデル)を用い、試験管内ヒト着床期胚発生モデルの構築を目指している。
そこでまず、ブラストイドを着床後様胚にin vitroで分化誘導を行うと分化進行に伴いエピブラストあるいは原始内胚葉系列の細胞が消失するという課題に取り組み、ブラストイド作製過程(分化誘導過程)の各ステージにおけるエピブラストと原始内胚葉の細胞数を定量した。その結果、エピブラストあるいは原始内胚葉系列の細胞数の偏りは、原始内胚葉の数の減少が高頻度で生じること。その減少は初期ブラストイドの時点で既に生じていることが明らかになった。そこで、エピブラスト・原始内胚葉への分化・増殖促進候補因子(サイトカイン・阻害剤)をブラストイド誘導時に添加し、ホールマウント免疫染色によりエピブラスト・原始内胚葉の増殖を促進する因子の候補を探索した。さらに候補因子の至適濃度の検討、添加タイミングの詳細な検討を行ない最適な濃度と添加タイミングを絞り込むことができた。また、胚盤胞の3つ目の構成細胞である栄養外胚葉がどのように着床へ向けて準備をしているかヒト胚盤胞の観察を共同研究により行い、極栄養外胚葉が胚盤胞の成熟とともに多層化することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度より所属先を異動し、2年目の2023年度も引き続き研究環境のセットアップが必要であったが、大学院生、研究員の協力のもと当初予定していた研究内容を遂行することができた。特に、原始内胚葉の数が減少する原因の特定、胚盤胞を構成する他の細胞系列(栄養外胚葉、原始内胚葉)の分化を妨げず原始内胚葉の数を改善する分化誘導条件の最適化が進行した。また、着床の鍵となる栄養外胚葉の変化をヒト胚の観察を通して明らかにできた。さらに、今後の解析へ向けライブイメージング環境の構築、ライブイメージング可能な蛍光レポータを保持した細胞株の樹立も達成した。以上のことから、本研究課題の達成にむけおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最適化したブラストイドの分化誘導条件を用いて着床後胚様構造への分化誘導を行い、着床後胚様構造の形成効率を形態および各細胞系列特異的な遺伝子に対する蛍光免疫染色により評価する。また、ヒト胚盤胞でみられた着床へむけた栄養外胚葉の多層化がブラストイドにおいても起きているか経時的な観察をもとに検証を行う。現在、ヒト不妊治療における胚盤胞の質は形態をもとに評価されている。良い形態の胚盤胞と悪い形の胚盤胞を比較したところ、悪い形の胚盤胞では原始内胚葉の数が少ないとの報告がある。そこで、ブラストイドを原始内胚葉の数によりグループ分けし、着床あるいはその後の分化に違いがあるか検証を行う。
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