2022 Fiscal Year Annual Research Report
Roles of placental amino acid transport system on the fetal metabolic programming
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20H03159
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
的場 章悟 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, 専任研究員 (20585202)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 胎盤 / アミノ酸トランスポーター / 代謝プログラミング / SNATファミリー / 胎盤特異的ノックアウト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3年目となる令和4年度は昨年度にまでに作成したSNATファミリー遺伝子の新規KOマウスラインを用いて、それぞれの遺伝子KOが胎盤および胎児の発生へ与える影響を解析した。
(1) Slc38a1, Slc38a2, Slc38a4のトリプルKOマウスの作製および解析。
SNATファミリーをコードするSlc38a1, Slc38a2,Slc38a4の3遺伝子の全領域を欠損するマウスライン（SNAT KO）を解析したところ、SNAT Null KO胚は着床直前の胚盤胞期までは正常に発生するものの、着床後の早い段階で胎性致死を示すことが分かった。また、父方からKOアリルを引き継いだSNAT paternal KO (PKO)マウスは約半数が胎生致死を示すが、残りの半数は体重が40％程度低下した状態で出生した。これらの出生胎仔は完全な生後致死を示した。Slc38a4単独のPKO個体も体重低下および生後致死を示すものの、2-3割程度の個体は成体まで発育するため、Slc38a4 PKOではSlc38a1およびSlc38a2が機能補償していることが明らかになった。さらに詳細なメカニズムの解析を行うため、SNAT KO胚盤胞から胎盤幹細胞（TSC）を樹立した。
(2) SNAT遺伝子の胎盤特異的コンディショナルKO（cKO）マウスの作製。
Slc38a4単独の胎盤特異的cKOマウスを作成し、Slc38a4の胎盤での機能欠損が胎児発生に与える影響を解析した。Slc38a4のExon4を挟む形でloxpを二か所に挿入したfloxマウスについて、胎盤特異的および胎仔特異的にCreを発現するマウス系統と交配し、それぞれの組織特異的にSlc38a4をKOしたときの表現型解析を進めた。
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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
まず計画していた通り、SNATファミリー遺伝子のトリプルノックアウトマウスの作製に成功し、その解析を進めた。このマウスはSNAT4/Slc38a4の単独ノックアウト）よりも重篤な表現型を示すことが想定されたが、予想通りSNATファミリーNull KOは着床後の比較的早い段階で胎性致死を示すことが明らかになった。さらにSNAT PKOマウスも、Slc38a4 KOよりも重篤な表現型を示しており、SNATファミリー遺伝子間に相互補償するシステムがあることを明らかにした。表現型と機能メカニズムについてさらに詳細に解析を進めており、まとまり次第学会および論文として発表予定である。
また、コンディショナルノックアウトについても様々な条件を検討し、loxpの挿入条件を確立した。Slc38a4-Ex4-floxマウスがCre依存的にSlc38a4の機能欠損を起こすことを確認した。さらに、胎盤特異的なCreマウス、および胎仔特異的なCreマウスとの交配を進め、Slc38a4の胎盤での機能および胎仔側（肝臓）での機能を切り分けて解析を進めることができるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度はSNATファミリー遺伝子のNull KOマウスおよびPKOマウスの表現型解析をさらに進める。これまでの研究からPKO胚は約半数が胎生致死である一方、残りの半数は出生に至ることが分かった。ただし、これらの出生に至ったPKO胚は体重が40%程度小さく、全てが生後致死を示した。生後致死の原因、およびSNATファミリー間での機能相補の可能性を検討するため、胎仔血漿のメタボローム解析を実施する。一方でNull KO胚はE8.5までに致死であることが分かった。胚盤胞期まではNull胚は正常に発生するため、着床直後に発生停止している可能性が高い。そこで今後はさらにステージをさかのぼり、E4.5-6.5を中心として、細胞増殖、および細胞分化への影響は、増殖・アポトーシス・細胞種特異的マーカーなどによる組織解析に加えて胎盤全体を用いたトランスクリプトーム解析も検討する。各KO胚から胎盤幹細胞を樹立しており、これらのメタボローム解析を実施する。
一方でSlc38a4-Ex4-floxマウスと胎盤特異的なCreマウス、および胎仔特異的なCreマウスとの交配を進めることで、Slc38a4の胎盤での機能および胎仔側（肝臓）での機能を切り分けて解析を進める。特に、胎盤特異的Slc38a4 コンディショナルKO (CKO)マウスで胎仔の生育や代謝プログラムに変化が起きるのかについて着目して解析を進める。
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