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Importance of genomic ploidy, cell size, and the balance between the two in mouse preimplantation development

Publicly Offered Research

Project AreaProgram of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number 22H04664
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

大杉 美穂  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00332586)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywordsマウス着床前胚 / ゲノム倍数性 / 細胞サイズ / 倍数性 / NC比 / 細胞の大きさ / マウス胚発生 / DNAー細胞質比
Outline of Research at the Start

(1)これまでに見出している、通常サイズ一倍体胚が8細胞期に示す分裂期異常の原因を特定し、またこの異常が同じ「DNA量―細胞質量バランス」をもつ倍サイズの二倍体にも共通して見られるかを明らかにする。
(2)細胞サイズ半分の二倍体割球をもつ胚を作成し、胚盤胞までの発生に対する影響を調べる。
(3)「ゲノムDNA量」、「細胞のサイズ」「ゲノムDNA量と細胞質量のバランス」それぞれの変化が胚ゲノム活性化(ZGA)に及ぼす影響、および影響を受ける転写産物の同定を行う。

Outline of Annual Research Achievements

倍数性(ゲノムセット数)の変化が胚発生に与える影響は生物種によって異なる。特に哺乳類の一倍体胚は胚盤胞到達前に多くが発生停止する がその理由はほとんどわかっていない。細胞にとって倍数性(DNA量)と細胞サイズ(細胞質量)のバランスは重要であり、体細胞では細胞周期の間期に細胞が成長してバランスを取る。しかし卵割期は細胞の成長が起こらないため、倍数性が変化した胚は、細胞サイズとのバランスの崩れが修正されないまま発生を進めることになる。本研究は細胞サイズ(半分・通常・倍)、倍数性(一倍体・二倍体・四倍体)を多様な組み合わせで変化させたマウス胚を作出して胚盤胞までの発生を追い、「ゲノム倍数性」「細胞の大きさ」「両者のバランス」の変化がそれぞれどのような発生異常を引き起こすか、その原因は何かを明らかにすることで、全能性の獲得・発揮には何が重要なのかを解くための知見を得ることを目的とする。本年度は以下の結果を得た。
1)2つの未受精卵を電気融合して得た倍サイズ卵から、二倍体、四倍体の胚を作出した。倍サイズ二倍体胚は、通常サイズ一倍体胚と類似した分裂期異常と低い胚盤胞発生率を示した。倍サイズ四倍体胚は、通常サイズ二倍体胚と同等の高い胚盤胞発生率を示した。
2)通常サイズ一倍体胚が第二、第三卵割時に示す分裂異常により二倍体となった割球は発生停止するが、桑実胚期以降に生じたゲノム倍加は細胞周期停止を引き起こさないことが示唆された。
3)半サイズ一倍体胚は桑実胚までは正常発生するが、桑実胚以降に一部の細胞が分裂異常の結果二倍体細胞となった。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (11 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Presentation] マウス着床前胚発生における一倍体胚のゲノム倍数性解析2024

    • Author(s)
      島袋航弥, 韜潘, 平良夏実, 大杉美穂
    • Organizer
      第41回染色体ワークショップ・第22回核ダイナミクス研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス着床前胚発生における一倍体胚のゲノム倍数性解析2024

    • Author(s)
      島袋航弥, 韜潘, 平良夏実, 大杉美穂
    • Organizer
      全能性プログラム:第5回シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Elucidation of the importance of DNA-to-cytoplasm ratio in the mouse preimplantation embryo2023

    • Author(s)
      Tao Pan, Natsumi Taira, Miho Ohsugi
    • Organizer
      第75回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Importance of genomic ploidy in early mammalian embryogenesis, and mechanisms for its maintenance2023

    • Author(s)
      Koya Shimabukuro, Tao Pan, Natsumi Taira, Miho Ohsugi
    • Organizer
      新学術領域 全能性プログラム 若手勉強会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Elucidation of the importance of DNA-to-cytoplasm ratio in the mouse preimplantation embryo2023

    • Author(s)
      Tao Pan, Natsumi Taira, Miho Ohsugi
    • Organizer
      新学術領域 全能性プログラム 若手勉強会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 受精卵形成と発生を制御する哺乳類特有の分子機構2023

    • Author(s)
      大杉美穂
    • Organizer
      第22回生殖バイオロジー東京シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] マウス着床前胚発生における一倍体胚のゲノム倍数性解析 Genomic ploidy analysis of haploid embryo in the mouse preimplantation development2023

    • Author(s)
      島袋航弥, 韜潘, 平良夏実, 大杉美穂
    • Organizer
      第1回倍数性研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス着床前胚発生における倍数性の重要性2023

    • Author(s)
      大杉美穂
    • Organizer
      第1回倍数性研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス着床前胚発生における一倍体胚のゲノム倍数性解析2023

    • Author(s)
      島袋航弥, 韜潘, 平良夏実, 大杉美穂
    • Organizer
      第一回細胞生物コロキウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of the nuclear DNA -to-cytoplasmic ratio in mammalian preimplantation development2023

    • Author(s)
      Natsumi Taira, Tao Pan, Koya Shimabukuro, Miho Ohsugi
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Elucidation of the importance of DNA-to-cytoplasm ratio in the mouse preimplantation embryo2022

    • Author(s)
      Tao Pan, Natsumi Taira, Miho Ohsugi
    • Organizer
      新学術領域・学術変革領域A合同「若手の会 2022」
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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