Studies on regulatory mechanisms for mammalian embryos by mechanical forces

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03238
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Osama Woman's and Children's Hospital
• Principal Investigator: Matsuo Isao 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 病因病態部門, 部長 (10264285)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マウス胚 / 細胞変形 / 上皮形態形成 / メカニカルフォース / 前後軸形成 / 子宮平滑筋収縮 / 細胞外マトリクス / 平面内細胞極性

Outline of Final Research Achievements

Although mammalian embryogenesis proceeds in utero, the contribution of the mechanical environment provided in the uterus to embryogenesis remains unaddressed, in particular, how intrauterine pressures are produced, accurately adjusted, and exerted on embryos are completely unknown. Current studies showed that intrauterine pressures were produced by uterine smooth muscle contractions and involved in A-P axis formation as an important biomechanical environment. Additionally, although the translocation of GRHL3 from the nucleus to the cytoplasm triggers the switch from canonical Wnt signaling for epidermal differentiation to non-canonical Wnt signaling for epithelial morphogenesis, the molecular mechanism of this switch is not known. Current studies showed USP39, a deubiquitinating enzyme, was involved in the subcellular localization of GRHL3 and was necessary for epithelial morphogenesis to up-regulate expression of planar cell polarity components.

Free Research Field

哺乳動物胚の発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回の成果は、妊娠初期に子宮筋収縮によって出産期と同程度の圧力が胚にかかっていること、その圧力は、胚を覆っている膜で適切に緩衝されることで妊娠が維持されることを示した最初の報告である。これらの結果は、原因が特定できない不育症や流産が子宮筋から胚にかかる圧力がうまく調整できないことで発症する可能性を支持する科学的な証拠と考えられる。また、妊娠と着床期の子宮筋運動性との間に関連性があることが臨床的にも示唆されていることから、今回の研究成果は、流産や不育症に関する新しい検査法や治療法、体外で胎児を正常に発育させる人工子宮など未来型の生殖医療技術の開発にもつながることが期待される。