2022 Fiscal Year Research-status Report
全能性幹細胞におけるレトロトランスポゾンMERVLの核内RNA機能解析
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22K06091
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
石津 大嗣 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40574588)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | MERVL / レトロトランスポゾン / 全能性 / MACS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、マウスES細胞の培養中にごく稀に出現する２細胞期胚と遺伝子発現パターンが類似した２細胞期様細胞（2CLC）のエピジェネティックな特徴を解析し、多能性細胞と全能性細胞のリプログラミング機構の詳細を明らかにすることである。マウス2細胞期胚では、胚性遺伝子活性化（ZGA）に伴い一過的にMERVLと呼ばれるレトロトランスポゾンが活性化される。申請者らは、これまでにアンチセンスオリゴ（ASO）を用いた機能阻害実験により、MERVLが全能性から多能性への遺伝子発現プログラムの移行に関与し、マウス初期胚発生の進行に必須の役割を担うことを明らかにした。2CLCでもMERVLが発現することから、2CLCを全能性細胞のin vivoモデルとしてMERVLの機能解析を進めている。
本研究では、多能性細胞と全能性細胞の間のエピジェネティックな転換機構を明らかにするために、ES細胞集団から、ES細胞、2CLC、ES細胞から2CLCへの移行段階にある中間細胞の３つの集団を分取するMagnetic-activated cell sorting（MACS）システムを確立した。分取したそれぞれの細胞をマウス8細胞期胚にインジェクションし、胚盤胞でのキメラ形成能を調べた結果、中間細胞と2CLCが内部細胞塊と栄養外胚葉に寄与する全能性を有することが示された。中間細胞には、MERVLを高発現した細胞が含まれていないことから、全能性の獲得はMERVLの活性化以前に起こることが示唆された。MERVLは、2CLCで発現することで、全能性から多能性への遺伝子発現プログラムの転換を促進していると考えられる。従来、全能性とされてきた2CLCは、多能性への移行過程の細胞であり、全能性の獲得はMERVLが活性化される以前の段階で完了している可能性がある。
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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
MERVL ASOを用いた機能阻害実験から、ZGAに伴うMERVLの一過的発現が発生プログラムの進行に必須であることを明らかにした。これまで全能性細胞マーカーと見なされてきたMERVLが、多能性プログラムへの移行に関与しているという発見は、従来の見方を変更し、新たな視点からの解析を促す重要な知見である。この発見により、MERVLを高発現する2CLCは、全能性から多能性への移行過程の細胞であり、全能性の獲得はより早い段階で完了しているという仮説を着想するに至った。そこで、ES細胞から2CLCへの転換機構をより詳細に明らかにするために、MACSシステムによる分取方法を確立した。MACSにより短時間に大量の細胞を分取することが可能となったことで、ES細胞培養中に少数しか出現しない2CLCを濃縮し、ChIRP-seqに必要な細胞数を確保することが可能となる。また、遷移過程の各段階の細胞を分取し、トランスクリプトーム解析を行い、MERVLが活性化される以前に発現上昇する2細胞期特異的遺伝子を同定した。これらの中から、ES細胞で活性化することで2CLCへの移行を促進する核内受容体および転写因子を複数同定した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、RNA-seq解析で明らかとなった多能性から全能性へのリプログラミングに関与する核内受容体に関する機能解析を進める。候補となる核内受容体のアゴニストを用いて、ES細胞を効率的に2CLCに転換するための培養条件を検討し、安定的に全能性を維持できる培養法の確立を目指す。また、MACSで濃縮した2CLCを用いたChIRP-seq法により、MERVL RNAが局在化するゲノム領域を同定し、MERVL RNAが多能性プログラムに関連する遺伝子の制御に関与するかどうかを調べる。
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