| Project/Area Number |
23H00436
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
福田 篤 東海大学, 医学部, 准教授 (00638091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中林 一彦 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 周産期病態研究部, 室長 (10415557)
阿久津 英憲 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 生殖医療研究部, 部長 (50347225)
石本 人士 東海大学, 医学部, 教授 (10212937)
熊坂 夏彦 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, エコチル調査研究部, リサーチアソシエイト (80525527)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2026)
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| Budget Amount *help |
¥46,930,000 (Direct Cost: ¥36,100,000、Indirect Cost: ¥10,830,000)
Fiscal Year 2026: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2025: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2024: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2023: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
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| Keywords | 初期発生 / 多能性幹細胞 / 初期胚 / エピジェネティクス / 幹細胞生物学 |
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| Outline of Research at the Start |
ヒトの初期発生メカニズムは、生体試料活用の倫理的課題から知見が乏しいのが現状である。モデル生物では、遺伝学的アプローチにより様々な遺伝子の初期発生への関与が報告されているが、数少ないヒト胚研究からヒト発生特有の分子機構が明らかとなっており、ヒト細胞を用いた解析が望まれている。本研究では、ヒトES/iPS細胞初期胚モデリングから、ゲノム編集による網羅的順遺伝学的解析やエピゲノム状態を改変することで、革新的なヒト特有の初期発生分子機序の解明を行い、生殖補助医療研究の基盤を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ヒト多能性幹細胞を用いた初期発生モデリングは様々なアプローチが報告されている。着床期胚を標的としたBlastoid、着床後の発生を模倣した、Gastruloid, Axioloidなどが報告されている。本年度では、主に着床後の発生を模倣させるプロトコルの確立、および初期発生特異的なlong non-cording RNA（lnc RNA）の機能解析を実施した。
興味深いことに、着床後モデリングにおいては、Prime状態のヒト多能性幹細胞状態から誘導が可能であるものの、用いる培地によって結果が著しく異なることが明らかとなった。検証した培地では、いずれも典型的な多能性マーカーの発現を維持しているものの、形態的な特徴が顕著に異なり、ある培地では極わずかながら分化細胞の出現も確認された。この培地で培養した多能性幹細胞からは、効率的に着床後胚様構造が作出された。しかし、強固な多能性集団を維持可能な培地から作製を試みた着床後様構造体では、著しく低率、かつ再現性が乏しい結果となった。これらの結果から、多能性幹細胞を維持しやすい培地では、多能性サーキットから抜け出すのが困難であることが示唆された。
今年度では、ヒト初期胚特異的発現をするlncRNAの機能解析を機能消失、獲得の両側面から実施した。その結果、発現亢進させた場合は多能性サーキットや初期胚モデリングにおいて著しい表現型を示すことが明らかとなった。本成果は、現在論文投稿中である。
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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
ヒト初期胚モデリングでは、近年naive型細胞を経由したBlastoidの作製などが、着床モデルとして活用されている。我々も、naive型細胞を作製したものの、既報と同様に、染色体異常が生じることが明らかとなった。一方で、Prime型は、naive型と比べ、ゲノム安定性が高いことが報告されている。着床後胚様構造体が再現性高く作製できる要因の１つとして考えられ、本研究がおおむね順調に進んでいる背景として考えられる。
また、CRISPRシステムを用いた初期発生関連遺伝子の機能解析では、薬剤誘導性のシステムから数理モデリングを用いた、堅牢な定量解析システムを構築した。解析の結果、着床後の最初期に分化し始める神経系発生に関与する遺伝子の関与が明らかとなった。今年度は、関連学会での発表の他、論文投稿中であり、着実に成果へとつながっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Prime型ヒト多能性幹細胞からの着床後胚様構造体の作製は、効率的に作製出来ていることから、引き続き次年度以降も継続して初期胚モデリングの対象とする。特に、初期胚特異的なlnc RNAの機能解析を中心に実施する。既に、遺伝子欠損株と過剰発現システムの構築は完了し、機能解析が進んでいる。現在投稿中の論文において、ヒト初期胚特異的発現のlncRNAの過剰発現は、多能性幹細胞状態、初期胚モデリングにおいて著しい表現型が確認されている。次年度以降では、発生バイアスの特徴に焦点を当てつつ、メカニズム解明を目指す。分子解析では、ヒト初期胚のトランスクリプトームデータなどを統合させることで、in vitroとin vivoでの相関解析実施を行う
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