Mechanisms and roles of the quality control of epiblast during its formation in mouse embryos

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03261
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐々木 洋 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (10211939)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 着床前胚 / 細胞競合 / エピブラスト / 細胞死

Outline of Annual Research Achievements

マウス着床前胚のエピブラスト細胞形成時の品質管理を行う細胞競合の分子機構を明らかにするために、初期胚盤胞から後期胚盤胞にかけてカスパーゼ阻害剤処理を行い、アポトーシスによる細胞競合の敗者細胞の排除を抑制した後期胚盤胞期の胚とコントロール胚（正常胚）とから内部細胞塊を単離し、1細胞RNAseq法により各細胞の遺伝子発現状態を解析した。遺伝子発現により細胞をクラスタリングをところ、正常胚の内部細胞塊は、エピブラスト細胞と原始内胚葉細胞の２つのクラスターを作ったのに対して、細胞死抑制胚では、この２つを含む３つのクラスターを作った。第３のクラスターは、敗者細胞と考えられるため、このクラスターと勝者であるエピブラスト細胞クラスターとの間で遺伝子発現プロファイルを比較した。敗者細胞で発現上昇がみられる遺伝子についてエンリッチメント解析を行ったところ、敗者細胞において、オートファジー、p53シグナル経路、ストレス応答などの活性化が起こっていることが示唆された。また、勝者細胞と敗者細胞との間での細胞間コミュニケーションを解析するために、それぞれで強く発現している遺伝子について、ligand-receptorデータベース（iTALK)を用いて検索を行い、複数の候補因子を得た。現在、ゲノム編集胚を作成してこれらのシグナル経路や因子の関与を解析している。
またエピブラスト形成時の細胞競合による品質管理の発生における役割を解析するために、薬剤（ドキシサイクリン）投与によりアポトーシス抑制因子BCL2を発現誘導できるトランスジェニックマウス系統を樹立した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

1細胞RNAseqのデータ解析をバイオインフォマティックスを専門とする研究協力者に依頼していたが、研究協力者が急な疾病にかかり安静を要したことにより、その間、解析を行うことができず、研究期間を延長する必要が生じたため。

Strategy for Future Research Activity

1細胞RNAseqの結果をもとに、細胞競合にかかわるシグナル経路や遺伝子の候補について、ゲノム編集などの胚操作を行うことにより、細胞競合への関与を解析する。また、新たに樹立したBcl2を薬剤投与で誘導できるマウス系統を用いて、エピブラスト形成時の細胞競合を抑制することにより、細胞競合の発生に対する役割を解析する。