マウス着床初期胚におけるナノグ遺伝子のリプログラミング機能

• Project Area: The germline: its developmental cycle and epigenome network
• Project/Area Number: 23013014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 多田 高 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (30188247)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000); Fiscal Year 2012: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2011: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
• Keywords: Nanog / リプログラミング / Smad / 転写制御 / エピブラスト

Research Abstract

背景)ナノグ(Nanog)遺伝子は、未分化細胞の多能性維持に関わる鍵因子として同定され、着床前胚である胚盤胞の内部細胞塊細胞の未分化性維持に必須である。その後、我々の研究から始原生殖細胞の生存維持にも不可欠であり、細胞死から守る働きのあることが明らかになった。ナノグ遺伝子の発現は、胚盤胞内部細胞塊細胞および始原生殖細胞に加えて、着床直後胚のエピブラストでも認められている。しかし、その働きや遺伝子発現の調節機構は不明のまま残されていた。本研究課題は、エピブラストでのナノグ遺伝子の役割を明らかにすることを目的とする。
結果)ナノグ遺伝子をエピブラストの時期特異的に機能阻害する実験系を用いて以下のことが明らかになった。
1)ナノグ遺伝子は着床初期胚の発生に必須である。
2)ナノグ遺伝子機能欠損細胞では、細胞死よりも異常な細胞分化が見られた。
ChlP解析やルシフェレース解析によりナノグ遺伝子の発現調節に関して以下の事が明らかになった。
1)ナノグ遺伝子はOct4/Smad2により発現調節され、着床前胚でのOct4/Sox2/Essrbの発現調節とは異なっている。
2)発現調節のスイッチングは着床直後の胚で起きている。
結論)以上の結果から、エピブラストの発生にナノグ遺伝子は必須不可欠な機能を果たし、その発現調節は胚発生に伴い、Oct4/Sox2型からOct4/Smad2型にスイッチングされることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Different Roles for Tet1 and Tet2 Proteins in Reprogranming-Mediated Erasure of Imprints Induced by EGC Fusion (2013)
  • Author(s): Piccolo, F. M., et al.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 49 Issue: 6 Pages: 1023-1033
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.01.032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-renewal and pluripotency acquired through somatic reprograouning to human cancer stem cells (2012)
  • Author(s): Nagata, S., et al.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7 Issue: 11 Pages: e48699-e48699
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0048699
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] REST and its downstream molecule Mek5 regulate survival of primordial gerll cells (2012)
  • Author(s): Okamura, D., et al.
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 372 Pages: 190-202
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hybridization of testis-derived stem cells with somatic cells and embryonic stem cells in Mice (2012)
  • Author(s): Takehashi, M., Tada, M., Kanatsu-Shinohara, M., Morimoto, H., Kazuki, Y., Oshimura, M., Tada, T. and Shinohara, T
  • Journal Title: Biol. Reprod Volume: 86(6) Issue: 6 Pages: 178-178
  • DOI: 10.1095/biolreprod.112.098988
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome Editing in Pluripotent Stem Cells (2012)
  • Author(s): Cheng, L.T., et al
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: (印刷中) Issue: 6 Pages: 431-438
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01599.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cure of ADPKD by Selection for Spontaneous Genetic Repair Events in Pkd1-Mutated iPS Cells (2012)
  • Author(s): Cheng Li-Tao
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 2 Pages: e32018-e32018
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0032018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hybridization of testis-derived stem cells with somatic and embryonic stem cells (2012)
  • Author(s): Takehashi, M., et al
  • Journal Title: Biology of Reproduction Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cure of ADPKD by Selection for Spontaneous Genetic Repair Events in Pkd1-Mutated iPS Cells (2012)
  • Author(s): Cheng, L.T., et al
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human and Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Are Differentially Reprogrammed in response to Kinase Inhibitors (2012)
  • Author(s): Hirano, K., et al
  • Journal Title: Stem Cells and Development Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human and Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Are Differentially Reprogrammed in response to Kinase Inhibitors (2011)
  • Author(s): 平野邦生
  • Journal Title: Stem Cells and Development Volume: (印刷中) Issue: 8 Pages: 1287-1298
  • DOI: 10.1089/scd.2011.0283
  • NAID: 120004247259
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sox2 expression effects on direct reprogramming efficiency as determined by alternative somatic cell fate (2011)
  • Author(s): Yamaguchi, S., et al
  • Journal Title: Stem Cell Research Volume: 6 Pages: 177-186
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マウスiPS細胞を用いた常染色体優性多発性嚢胞腎の治療モデル (2012)
  • Author(s): 多田高
  • Organizer: 第12回PKD研究会
  • Place of Presentation: 品川プリンスホテル(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-12-01
• [Presentation] マウスiPS細胞を用いた常染色体優性多発性嚢胞腎の治療モデル (2012)
  • Author(s): 程李涛, 他
  • Organizer: 第55回日本腎臓学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県)(招待講演)
• [Presentation] The Function and Expression Regulation of Nanog in Mouse Epiblast (2012)
  • Author(s): Sun, L. T., et al.
  • Organizer: 「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネツトワーク」第五回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学医学部構内芝蘭会館(京都府)
• [Presentation] Self-renewal and Pluripotency Acquired through Somatic Reprogramming to Hunan Cancer Stem Cells (2012)
  • Author(s): 辰田翔伍, 他
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場(福岡県)
• [Presentation] マウスiPS細胞におけるPkd1遺伝子の遺伝的異常の自発的正常化 (2011)
  • Author(s): Cheng, L.T., et al
  • Organizer: 第44回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
• [Presentation] リン酸化阻害剤によるヒトとマウスiPS細胞での異なるリプログラミング運命 (2011)
  • Author(s): 平野邦生, 他
  • Organizer: 日本遺伝学会第83回大会
  • Place of Presentation: 京都大学農学部農学部総合館(京都府)
• [Presentation] Human and Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Are Differentially Reprogrammed in response to Kinase Inhibitors (2011)
  • Author(s): Hirano, K., et al
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
• [Presentation] The Function and Expression Regulation of Nanog in Mouse Epiblast (2011)
  • Author(s): Sun, L.T., et al
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
• [Book] Epigentic reprogrammimg of somatic nuclei via cell fusion. In "Principle of Cloning, 2nd edition" edited by Jose Cibelli, et al. (2012)
  • Author(s): Tada, T., et al.
  • Publisher: Academic Press (USA)(in press)
• [Book] Targeted chromosome elimination from ES-somatic hybrid cells. In "Principle of Cloning, 2nd edition" edited by Jose Cibelli, et al. (2012)
  • Author(s): Hirano, K., et al.
  • Publisher: Academic Press (USA)(in press)
• [Book] 増刊幹細胞「進展する幹細胞のサイエンスから再生医療へ」:ヒトとマウスiPS細胞の共通性と相違点 (2012)
  • Author(s): 多田高
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 増刊幹細胞「進展する幹細胞のサイエンスから再生医療へ」:ヒトとマウスiPS細胞の共通性と相違点 (2012)
  • Author(s): 多田高
  • Publisher: 羊土社(印刷中)
• [Book] Cell Fusion-mediated Nuclear Reprogramming. In "Nuclear Reprogramming and Stem Cells" (2011)
  • Author(s): Hirano, K., et al
  • Total Pages: 11
  • Publisher: Humana Press (USA)
• [Book] Nuclear Reprogramming and Stem Cells (2011)
  • Author(s): Ainscough, J., et al
  • Total Pages: 332
  • Publisher: Humana Press (USA)
• [Book] 別冊;次世代iPS医療、医学のあゆみ、239巻14号:ヒトiPS細胞の迅速な初期神経細胞分化 (2011)
  • Author(s): 多田高
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医歯薬出版
• [Remarks] 京都大学 再生医科学研究所 幹細胞加工研究分野
  • URL: http://www.frontier.kyoto-u.ac.jp/es03/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.frontier.kyoto-u.ac.jp/es03/index.html