2017 Fiscal Year Research-status Report
チンパンジーiPS細胞を用いた神経発生の「ヒト化」責任遺伝子の機能的同定
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16K07533
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
今村 公紀 京都大学, 霊長類研究所, 助教 (80567743)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | iPS細胞 / 神経発生 / ヒト進化 / チンパンジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度までの研究成果として、クオリティの高いチンパンジーiPS細胞株の選別とニューロスフェア（NS）形成培養による神経幹細胞およびニューロンへの分化誘導と維持を達成していた。そこで平成29年度には、iPS細胞から神経幹細胞へと至る分化過程に注目し、初期神経発生動態の分子基盤の解明を試みた。
申請者が利用しているNS形成培養では、培養開始から1週間でiPS細胞から神経幹細胞へと分化する。そこで、その過程における神経発生関連の遺伝子発現変化を継時的（Day 0, 1, 3, 5, 7）に解析したところ、iPS細胞（Day 0）から後期前方エピブラスト（Day 1）、神経版神経上皮細胞（Day 3）、神経管神経上皮（Day 5）、脳胞ラジアルグリア（Day 7）へと段階的に分化していくことが示唆された。さらに、各NSにおけるニューロン分化能についても解析したところ、Day 1 NSではまだ神経系譜へと完全にコミットメントしておらず中胚葉系の細胞の分化が認められるのに対し、Day 3、5では神経系譜へと完全にコミットメントしているもののニューロン分化能は限定的で、Day 7においてニューロン分化能が獲得されることが明らかとなり、遺伝子発現と分化能獲得の変遷の一致が示された。
上記の初期神経発生動態についてより詳細に解析するために、共同研究を介してトランスクリプトームやエピゲノムの解析に着手している。また、チンパンジーiPS細胞と同じプロトコールを用い、ヒトやニホンザルiPS細胞のNS誘導も試みている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請者が確立したチンパンジーiPS細胞のNS誘導系を基に、初期神経発生動態について網羅的解析を含む詳細解析に着手することができた。また、種間比較に向けたヒト、ニホンザルiPS細胞の分化誘導も並行して進んでいることに加え、共同研究を介してヒト特異的な新規遺伝子の絞り込みも行っている。これらのことから、順当に研究計画を進めることができていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きチンパンジーiPS細胞の初期神経発生動態について、トランスクリプトームやエピゲノムなどの網羅的解析を実施する。並行して、ヒトおよびニホンザルiPS細胞のNS誘導系を確立し、同様にトランスクリプトーム・エピゲノム解析を行う。これらの網羅的データを用いて種間比較解析を行い、種特有の（とりわけヒト特異的な）遺伝子発現・エピゲノムマークを特定する。
上記解析を通じて特定したヒト特異的な発現・エピジェネティック特性を示す遺伝子や、既に共同研究を通じて特定しているヒト特異的な遺伝子に関して、ヒト・チンパンジー・ニホンザルのiPS細胞への強制発現・ノックダウン・ゲノム編集を行い、各遺伝子の機能解析と表現型への影響について検証する。
また、NS誘導による初期神経発生動態に加え、脳オルガノイド誘導系による組織形成レベルでの解析を行う。
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Research Products
(12 results)
