細胞と場の連携による着床前マウス胚の２段階細胞分化機構

Publicly Offered Research

Project Area	Interplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation
Project/Area Number	19H04778
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	佐々木洋大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (10211939)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000) Fiscal Year 2020: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000) Fiscal Year 2019: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords	着床前胚 / Hippoシグナル / 細胞分化 / 力学的制御 / YAP / エピブラスト / 物理的力 / 着床前マウス胚
Outline of Research at the Start	着床前のマウス胚は発生の進行と共に２段階の細胞分化を行い、最終的に３種類の細胞からなる胚盤胞を作る。２段階の細胞分化は、胚を構成する少数の細胞間の相互作用によって自律的に進行する。我々はこの２段階の細胞分化がどちらもHippoシグナルによって制御されており、２つの細胞分化の間では、Hippoシグナルの制御と細胞のシグナルへの応答性が変化することを明らかにしてきた。本研究では、Hippoシグナルの制御と応答性の変化のしくみを明らかにすることで、着床前マウス胚において、経時的に変化する場と細胞とが連携して自律的に２段階の細胞分化を行う仕組みを明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	マウス胚は着床前の発生において、２段階の細胞分化を行い３種類の細胞からなる嚢胞状の胚盤胞を作る。１回目の細胞分化では栄養外胚葉と内部細胞塊が分化し胞胚腔を持った初期胚盤胞になり、２回目の細胞分化では内部細胞塊がさらにエピブラストと原始内胚葉へと分化し後期胚盤胞になる。この2回の細胞分化はいずれもHippoシグナルによって制御されているが、両者の間でそのシグナル活性が変化する。本研究では、２回目の細胞分化においてHippoシグナル活性が変化し、YAPが細胞質から核へと移行する仕組みについて解析し、以下の点を明らかにした。発生過程の核の形態を定量的に解析したところ、核は初期胚盤胞の内部細胞塊では丸く、YAPの核移行がみられる中期胚盤胞では扁平化していた。核の扁平化は胞胚腔の拡大と相関しており、核扁平化の要因として１回目の細胞分化で作られた栄養外胚葉細胞による胞胚腔の膨張力の関与を考えられた。実際、中期胚盤胞の胞胚腔にシリコンオイルを顕微注入して胞胚腔をさらに拡大させたところ、核の扁平率が増加してYAPの核移行が増加し、多能性因子SOX2の発現上昇が見られた。逆に、中期胚盤胞の胞胚腔から胞胚腔内の液体を吸引して胞胚腔を縮小させたところ、核の扁平率が低下してYAPの核移行が低下した。これらの結果は、1回目の細胞分化で作られた栄養外胚葉が作り出す胞胚腔の膨張力という場の情報が2回目の細胞分化でYAPの核移行を促進してエピブラストへの分化を促進することを示唆するのもである。その一方で胞胚腔の操作によるYAPの変化は発生過程におけるYAPの変化程顕著ではなく、2回目の分化ではYAPのリン酸化や一部のHippo経路因子の低下も見られることから、発生過程では、力の作用に加えて、細胞の分化などに伴うHippoシグナル制御の変化が、協調的に作用して、YAPを制御していると考えられる。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。