2018 Fiscal Year Annual Research Report
マウス精子エピゲノム情報のプログラムによる初期胚発生制御機構の解明とその応用
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18J00122
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
羽田 政司 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 精子 / エピジェネティクス / 円形精子細胞 / 胚発生 / 微量遺伝子発現解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、マウス精子のエピゲノム情報が、精子核凝集の過程で次世代胚のためにプログラムされていることを示す。具体的に、未成熟な精子細胞である円形精子細胞を授精させ、精子エピゲノム情報の次世代胚発生への影響を解析する。本課題では円形精子細胞の顕微授精法や少数細胞の遺伝子発現解析等、専門性の高い技術が必要なため、2018年度は実験のセットアップや技術の習得に注力した。
円形精子細胞の顕微授精法では通常、円形精子細胞の細胞質をガラスピペットで破裂させ、卵母細胞に注入する。しかしこの方法では円形精子細胞の細胞質因子も卵母細胞に持ち込まれるため、円形精子細胞のエピゲノム情報の影響を直接検証することが困難である。そこでまず、円形精子細胞の細胞質を除去し、核のみの注入を行った。その結果、円形精子細胞由来胚は通常受精胚と比較して同程度の発生効率を示しており (in-vitro, -vivo両方)、文献の報告 (Ogonuki., PLOS ONE, 2010, Tanaka, PNAS, 2015) よりも高い発生効率を示した。この結果から、当初は円形精子細胞由来胚の発生効率向上を指標にした解析を予定していたが、その戦略を変更する必要があることがわかった。
初期胚を用いたRNA-seq解析を行うために、Smart-seq v2法による微量RNAの増幅を検討した。材料は栄養膜培養幹細胞であるtrophoblast stem cell (TS細胞) を用いたが、1細胞スケールで再現性の高いデータを得ることができた。また比較対象として体細胞核移植法によって樹立したTS細胞を用いたが、既報どおり胎盤特異的インプリント遺伝子が核移植TS細胞では発現上昇していることも確認できた。
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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
初年度にあたる2018年度は実験のセットアップが目的であったが、顕微授精法や少数細胞での遺伝子発現解析などの技術を習得することができた。一方で円形精子細胞の顕微授精条件を検討した結果、円形精子細胞由来胚の発生効率が文献で報告されていたものよりも高かったため、当初の予定を変更する必要性が生じたが、後述する代替案を既に進行させている。このため、本研究課題は概ね予定通りに進行していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定していた戦略を変更する必要性が生じたが、本課題の目的は次世代胚の発生に対する精子エピゲノム情報の重要性を検証することである。そこで今後は、体細胞核移植胚のような発生異常胚をモデルとして、その原因をエピゲノムの観点から議論する。最終的にそのような発生異常を惹起するエピゲノム情報の、精子発生過程における動態を詳しく検証することで、精子エピゲノム情報と胚発生の因果関係を示す予定である。
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