多能性幹細胞の分化状態変化におけるポリコーム遺伝子の役割

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06675
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 友常 大八郎 信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (80283802)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 多能性幹細胞 / ポリコーム遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

iPS細胞に代表される多能性幹細胞は、様々な細胞に分化する能力を持つため、再生医療において、その細胞供給源になると期待されている。しかし、多分化能を保持するためには、未だ分化してない未分化状態であり続ける必要があり、未分化状態が破綻すれば多能性が失われる。本計画では、自然に未分化性が破綻する状況を再現した実験系で見いだされた２つのエピジェネティック遺伝子（ポリコーム遺伝子群に属するMBTファミリー遺伝子）の機能について、特に、未分化性の破綻と正常な分化との違いに焦点をあてて解析している。
本年度は昨年度から引き続き、未分化状態が破綻した状態がいかなるものかを知る研究を行った。各種分化マーカーの他に、我々がこれまでに同定した破綻のマーカーを用いて、破綻細胞と未分化細胞、さらに、正常な分化（内胚葉方向）を始めた細胞について発現解析を行った。その結果を細胞分化の網羅的解析の結果と照らし合わせ、破綻した細胞の特徴を把握した。また、未分化状態の破綻に際して発現が変化するMBTファミリー遺伝子の機能を明らかにするために、MBTファミリー遺伝子のL3MBTL1とFMBT2、L3MBTL2をiPS細胞に導入して、その未分化性の変化を解析した。その結果として、少なくともL3MBTL1とFMBT2が未分化状態の維持に関わっていることが示唆された。さらに、CRISPR-Cas9 システムを用いてMBTファミリー遺伝子の発現をノックアウトしたiPS細胞を用いて分化誘導を行い、分化初期におけるMBTファミリー遺伝子の役割を解析している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

未分化iPS細胞が行う通常の分化と未分化状態の破綻を区別する研究が進み、CRISPR-Cas9 システムを用いてMBTファミリー遺伝子をノックアウトしたiPS細胞の解析に発展させることができた。さらに、今まで同定したマーカーに関しても、バイオインフォマティクスな解析で知見が深まり、未分化破綻の実態についても理解が深まった。

Strategy for Future Research Activity

今後は、MBTファミリーの標的遺伝子の解析を進める。新型コロナの影響もあって準備に時間がかかっているが、適切なサンプルを調整できたら、ChIP-seqによる解析を行う。また強制発現やノックアウトの実験系も有効に活用して知見を深める予定である。

Causes of Carryover

費用のかかるChIP-seqの解析を予定していたが、実験の都合により、他の解析を優先させたためである。従って、次年度以降にChIP-seqの解析を行う計画である。