初期胚細胞コミュニティーにおける遺伝子と細胞の挙動の解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Cell Community in early mammalian development
• Project/Area Number: 21116005
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 藤森 俊彦 基礎生物学研究所, 初期発生研究部門, 教授 (80301274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊岡 やよい 基礎生物学研究所, 初期発生研究部門, 助教 (20360597) ; 木村 啓志 東海大学, 工学部, 講師 (40533625) ; 丹羽 仁史 独立行政法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (80253730)
• Project Period (FY): 2009-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 哺乳類 / 初期胚 / 発生 / 細胞 / 遺伝子発現

Outline of Annual Research Achievements

以下の項目について研究を進め、それぞれ成果が得られた。
細胞の性質を決める因子群の挙動と機能の解析　GATA6およびCdx2の遺伝子発現と将来の分化形質との間連をライブイメージングによって解析した。これによって、栄養外胚葉は、胚の外側で分化が誘導されるが、一旦分化誘導された後にもその運命が変更されることが明らかになった。胚盤胞に対して作製したモノクローナル抗体のスクリーニングを新規に開発したマイクロデバイスを用いて終了した。新規の発現パターンを示す複数の抗体が得られた。
誘導型ノックアウト技術を用いたES細胞における遺伝子機能解析　新規に開発した方法を用いて誘導型ノックアウトES細胞を作成し、Trp53およびXpcの遺伝子機能解析を行った。これまでにES細胞の分化誘導過程で必須の機能を有すると報告されていたTrp53はES細胞の２次元での分化には必要であるが、３次元での分化（胚様体形成）には必要ない事がわかった。また、ES細胞においてOct3/4と複合体を形成し、その転写活性化能に寄与するとされていたXpcについて解析した。その結果、Xpcの知られている全ての機能ドメインを欠失させても、ES細胞は多能性を維持する事ができ、Oct3/4の転写活性化能も変化しない事を明らかにした。
ウサギを用いた哺乳類初期発生の解析　マウスと異なるタイプの初期発生様式が見られるウサギを用いて各細胞種のマーカーの遺伝子発現パターンを解析した。これにより、マウスと異なる原始内胚葉の形成様式が明らかになった。
子宮内での胚の存在様式の解析　マウス胚が着床する4日目から体軸形成が見られる6日目にかけて連続的にサンプリングを行い、子宮丸ごとの連続切片を作製した。スライドスキャナーを用いて画像取得し、3次元再構築する手法を開発した。これらのデータのデーターベース化を開始した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] BMP signaling is required for cell cleavage in preimplantation-mouse embryos. (2015)
  • Author(s): Reyes de Mochel NS, Luong M, Chiang M, Javier AL, Luu E, Toshihiko F, MacGregor GR, Cinquin O, Cho KW
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 397 Pages: 45-55
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.10.001.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The lncRNA Neat1 is required for corpus luteum formation and the establishment of pregnancy in a subpopulation of mice. (2014)
  • Author(s): Nakagawa S, Shimada M, Yanaka K, Mito M, Arai T, Takahashi E, Fujita Y, Fujimori T, Standaert L, Marine JC, Hirose T.
  • Journal Title: Development Volume: 141 Pages: 4618-27
  • DOI: 10.1242/dev.110544.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Celsr1 is required for the generation of polarity at multiple levels of the mouse oviduct. (2014)
  • Author(s): Shi D, Komatsu K, Hirao M, Toyooka Y, Koyama H, Tissir F, Goffinet AM, Uemura T, Fujimori T.
  • Journal Title: Development Volume: 141 Pages: 4558-68
  • DOI: 10.1242/dev.115659.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mechanical control of notochord morphogenesis by extra-embryonic tissues in mouse embryos. (2014)
  • Author(s): Imuta Y, Koyama H, Shi D, Eiraku M, Fujimori T, Sasaki H.
  • Journal Title: Mechanisms of Development Volume: 132 Pages: 44-58
  • DOI: 10.1016/j.mod.2014.01.004.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Bre1a, a histone H2B ubiquitin ligase, regulates the cell cycle and differentiation of neural precursor cells. (2014)
  • Author(s): Ishino Y, Hayashi Y, Naruse M, Tomita K, Sanbo M, Fuchigami T, Fujiki R, Hirose K, Toyooka Y, Fujimori T, Ikenaka K, Hitoshi S.
  • Journal Title: The Journal of Neuroscience Volume: 34 Pages: 3067-78
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3832-13.2014.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The C-terminal region of Xpc is dispensable for the transcriptional activity of Oct3/4 in mouse embryonic stem cells. (2014)
  • Author(s): Ito S, Yamane M, Ohtsuka S, Niwa H.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 588 Pages: 1128-35
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2014.02.033.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genetic exploration of the exit from self-renewal using haploid embryonic stem cells. (2014)
  • Author(s): Leeb M, Dietmann S, Paramor M, Niwa H, Smith A.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 14 Pages: 385-93
  • DOI: 10.1016/j.stem.2013.12.008.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TAG-1-assisted progenitor elongation streamlines nuclear migration to optimize subapical crowding. (2013)
  • Author(s): Okamoto M, Namba T, Shinoda T, Kondo T, Watanabe T, Inoue Y, Takeuchi K, Enomoto Y, Ota K, Oda K, Wada Y, Sagou K, Saito K, Sakakibara A, Kawaguchi A, Nakajima K, Adachi T, Fujimori T, Ueda M, Hayashi S, Kaibuchi K, Miyata T
  • Journal Title: Nature Neuroscience Volume: 16 Pages: 1556-66
  • DOI: 10.1038/nn.3525.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Functional analysis of platelet-derived growth factor receptor-β in neural stem/progenitor cells. (2013)
  • Author(s): Xu G, Shen J, Ishii Y, Fukuchi M, Dang TC, Zheng Y, Hamashima T, Fujimori T, Tsuda M, Funa K, Sasahara M.
  • Journal Title: Neuroscience Volume: 238 Pages: 195-208
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2013.02.021.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Maintenance of pluripotency in mouse ES cells without Trp53. (2013)
  • Author(s): Shigeta M, Ohtsuka S, Nishikawa-Torikai S, Yamane M, Fujii S, Murakami K, Niwa H.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 3 Pages: 2944
  • DOI: 10.1038/srep02944.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Context-dependent wiring of Sox2 regulatory networks for self-renewal of embryonic and trophoblast stem cells. (2013)
  • Author(s): Adachi K, Nikaido I, Ohta H, Ohtsuka S, Ura H, Kadota M, Wakayama T, Ueda HR, Niwa H.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 52 Pages: 380-92
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.09.002.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Kinetics of drug selection systems in mouse embryonic stem cells. (2013)
  • Author(s): Nakatake Y, Fujii S, Masui S, Sugimoto T, Torikai-Nishikawa S, Adachi K, Niwa H.
  • Journal Title: BMC Biotechnology Volume: 13 Pages: 64
  • DOI: 10.1186/1472-6750-13-64.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DNA methylation restricts lineage-specific functions of transcription factor Gata4 during embryonic stem cell differentiation. (2013)
  • Author(s): Oda M, Kumaki Y, Shigeta M, Jakt LM, Matsuoka C, Yamagiwa A, Niwa H, Okano M.
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 9 Pages: e1003574
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1003574.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] PCP in the mouse oviduct. (2015)
  • Author(s): Toshihiko Fujimori
  • Organizer: Finnish-Japanese joint symposium on Morphogenesis and Signaling
  • Place of Presentation: University of Helsinki(Finland)
  • Year and Date: 2015-03-03 – 2015-03-04
  • Invited
• [Presentation] PCP Pathway and Cellular Geometric Pattern in Oviduct Morphogenesis. (2014)
  • Author(s): Toshihiko Fujimori
  • Organizer: The 62nd NIBB Conference FORCE IN DEVELOPMENT
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-19
  • Invited
• [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いたバイオ環境操作 (2014)
  • Author(s): 木村啓志
  • Organizer: 表面技術協会関東支部第88回講演会「バイオインターフェイスとしてのマテリアル・デバイス」
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学 湯島キャンパス(東京都文京区)
  • Year and Date: 2014-10-24 – 2014-10-24
  • Invited
• [Presentation] Behaviors of cells and gene expression in early mouse development. (2014)
  • Author(s): Toshihiko Fujimori
  • Organizer: The 37th NAITO CONFERNCE Bioimaging-a paradigm shift for the life sciences
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ（北海道虻田郡ニセコ町）
  • Year and Date: 2014-07-15 – 2014-07-18
  • Invited
• [Presentation] ライブイメージングの為のマウスと顕微鏡 (2014)
  • Author(s): 藤森俊彦
  • Organizer: 愛媛大学医学部「第１回イメージングシリーズセミナー」
  • Place of Presentation: 愛媛大学医学部(愛媛県東温市)
  • Year and Date: 2014-07-01 – 2014-07-01
  • Invited
• [Presentation] 着床前胚を取り扱うマイクロ流体デバイス技術 (2014)
  • Author(s): 木村啓志
  • Organizer: ほ乳類着床前胚の定量生物学
  • Place of Presentation: 東京大学・生産技術研究所（東京都目黒区）
  • Year and Date: 2014-03-10 – 2014-03-11
  • Invited
• [Presentation] Behaviors of cells and gene expression in early mouse development. (2013)
  • Author(s): Toshihiko Fujimori
  • Organizer: Institute of Cellular and Organismic Biology Seminar
  • Place of Presentation: Institute of Cellular and Organismic Biology, Academia Sinica(Taiwan)
  • Year and Date: 2013-12-09 – 2013-12-09
  • Invited
• [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いた細胞外環境操作 (2013)
  • Author(s): 木村啓志
  • Organizer: 電気化学会関東支部2013年関東支部セミナー
  • Place of Presentation: 東京農工大小金井キャンパス（東京都小金井市）
  • Year and Date: 2013-11-22 – 2013-11-22
  • Invited
• [Presentation] ES細胞の多能性を司る分子機構 (2013)
  • Author(s): 丹羽仁史
  • Organizer: 日本発生生物学会 ２０１３年秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸しあわせの村（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2013-11-18 – 2013-11-20
  • Invited
• [Presentation] Behaviors of Cells and Gene Expression in Early Mouse Development. (2013)
  • Author(s): Toshihiko Fujimori
  • Organizer: The 61st NIBB Conference Cellular Community in Mammalian Embryogenesis
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
  • Year and Date: 2013-07-10 – 2013-07-12
  • Invited
• [Presentation] Restriction of pluripotency in development - modeling in vitro (2013)
  • Author(s): Hitoshi Niwa
  • Organizer: The 61st NIBB Conference: Cellular Community in Mammalian Embryogenesis
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
  • Year and Date: 2013-07-10 – 2013-07-12
  • Invited
• [Remarks] 基礎生物学研究所・初期発生研究部門
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/embryo/index.html