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Establishment of long-term culture method for 2-cell stage-like cells and identification of subpopulations

Publicly Offered Research

Project AreaProgram of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number 22H04680
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 InstitutionNagahama Institute of Bio-Science and Technology

Principal Investigator

中村 肇伸  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 教授 (80403202)

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全能性細胞 / 2細胞期様細胞 / ES細胞 / 多能性細胞 / 亜集団
Outline of Research at the Start

ES細胞には低率であるが、2細胞期胚に類似した遺伝子発現パターンを示す2細胞期様細胞と呼ばれる亜集団が存在することが報告されている。本研究では、我々が全能性の観点から解析してきた着床前胚の特性と2細胞期様細胞の特性に基づき、2細胞期様細胞を長期培養する方法を確立する。また、2細胞期様細胞に含まれる亜集団を同定し、1個の細胞が分裂を経て胚体組織と胚体外組織の両方に分化できる“全能性幹細胞”を樹立することにより、細胞の全能性を規定する分子基盤を解明することをもう一つの目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者の先行研究において、全能性が獲得される初期の着床前期に特異的に発現する遺伝子群(全能性細胞特異的遺伝子)が同定されている。これらの遺伝子の中で、Klf17、Btg4、Trim61、Pramef12、およびRfp14がMuERV-L陽性ES細胞で高い発現を示すことも明らかにされている。また、MuERV-L陽性細胞の全てが全能性を示さない、すなわち、MuERV-L陽性細胞には全能性を有する亜集団が存在することがわかっている。そこで、本研究では、MuERV-L陽性細胞において不均一に存在する全能性細胞特異的遺伝子を発現する亜集団を可視化し、分化能を詳細に検討することにより真の全能性細胞を同定することを目的とした。
まず、Klf17のストップコドンを削除し、自己消化ペプチド、VenusのcDNA、poly Aシグナルを付加したノックインベクターをMuERV-Lの発現をtd-Tomatoの蛍光により可視化できるES細胞に遺伝子導入し、ノックインされたES細胞を選別した。このES細胞を用いて培養条件を検討したところ、ヒストン脱アセチル化酵素の阻害剤であるTSA(Tricostatin A)により効率よくMuERV-LとKlf17の発現が誘導されることが明らかとなった。MuERV-L陽性細胞、Klf17陽性細胞、およびMuERV-L/Klf17共陽性細胞の3種類のES細胞に含まれる細胞集団の分化能について桑実胚移植実験により検討した結果、MuERV-L陽性細胞だけが、内部細胞塊と栄養外胚葉への分化能を有することが示された。

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

    (18 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (14 results)

  • [Journal Article] DPPA3 facilitates genome-wide DNA demethylation in mouse primordial germ cells2024

    • Author(s)
      Keisuke Toriyama, Wan Kin Au Yeung, Azusa Inoue, Kazuki Kurimoto, Yukihiro Yabuta, Mitinori Saitou, Toshinobu Nakamura, Toru Nakano, Hiroyuki Sasaki
    • Journal Title

      BMC Genomics

      Volume: 25 Issue: 1 Pages: 344-344

    • DOI

      10.1186/s12864-024-10192-7

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Role of Fbxw gene cluster in preimplantation embryo development.2024

    • Author(s)
      Shinya Fujimura, Tomohiro Mano, Toshinobu Nakamura
    • Journal Title

      Bulletin of Genome Editing Research Institute

      Volume: 4 Pages: 1-5

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Pramef12 enhances reprogramming into naive iPS cells2022

    • Author(s)
      Haraguchi D, Nakamura T
    • Journal Title

      Biochemistry and Biophysics Reports

      Volume: 30 Pages: 101267-101267

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2022.101267

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure and Function of Potential Glycosylation Sites of Dynactin-Associated Protein dynAP2022

    • Author(s)
      Yin Xiaobo、Konishi Takayuki、Horikawa Kazuo、Tanaka Ryota、Togo Yuki、Noda Takanori、Hosoi Miho、Tsuchida Mie、Kunoh Tatsuki、Wada Shuichi、Nakamura Toshinobu、Tsuda Eisuke、Sasaki Ryuzo、Mizukami Tamio、Hasegawa Makoto
    • Journal Title

      Molecular Biotechnology

      Volume: 64 Issue: 6 Pages: 611-620

    • DOI

      10.1007/s12033-021-00435-3

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Glis3が胚性遺伝子の活性化に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      中村肇伸
    • Organizer
      新学術領域研究 全能性プログラム 第5回公開シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 2細胞期様細胞の長期培養法の確立と亜集団の同定2023

    • Author(s)
      中村肇伸
    • Organizer
      新学術領域研究 全能性プログラム 第5回公開シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ブラーミニメクラヘビにおける転移因子水平伝播の地理的起源2023

    • Author(s)
      神林 千晶、長尾 奈和、熊澤 慶伯、Anslem de Silva、Mahmudul Hasan、森 哲、太田 英利、倉林 敦、中村 肇伸
    • Organizer
      日本爬虫類両棲類学会第62回船橋大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] DPPA3はマウス始原生殖細胞のCGメチル化リプログラミングを促進する2023

    • Author(s)
      歐陽 允健、鳥山 敬祐、井上 梓、栗本 一基、薮田 幸宏、斎藤 通紀、中村 肇伸、仲野 徹、佐々木裕之
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Trim61がiPS細胞誘導過程に与える影響2023

    • Author(s)
      原口 大生、中村 肇伸
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] AktによるES細胞から2細胞期様細胞への変換抑制機構の解明2023

    • Author(s)
      古田 明日香、北村 穂乃香、中村 肇伸
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      第46回日本分子生物学会年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] STELLAによるZFP57の制御機構の解析2022

    • Author(s)
      御園 杏里、山崎 瑛司、中村 肇伸、木村 透、関田 洋一
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Stellaはマウス始原生殖細胞のCGメチル化リプログラミングに資する2022

    • Author(s)
      歐陽 允健、鳥山 敬祐、井上 梓、中村 肇伸、仲野 徹、Zhang Yi、佐々木 裕之
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      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 着床前胚におけるGlisファイミリー遺伝子の役割2022

    • Author(s)
      齋藤 優之介、中村 肇伸
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Pramef12はWnt/β-cateninシグナル経路を介してnaive-iPS細胞を誘導する2022

    • Author(s)
      原口 大生、中村 肇伸
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] AktシグナルがES細胞から2細胞期様細胞への変換に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      北村 穂乃香、中村 肇伸
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 全能性細胞特異的遺伝子Trim61を用いた高品質iPS細胞の作製2022

    • Author(s)
      北川 慶一郎、原口 大生、中村 肇伸
    • Organizer
      第45回日本分子生物学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] AktシグナルがES細胞から2細胞期様細胞への変換に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      北村 穂乃香、古田 明日香、中村 肇伸
    • Organizer
      第68回 日本生化学会近畿支部例会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 5-methylcytosine hydroxylase Tet3 endows embryonic neural stem/precursor cells with astrogliogenic competence2022

    • Author(s)
      Norihisa Bizen, Toshinobu Nakamura, Tetsuya Taga
    • Organizer
      第19回幹細胞シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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

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