着床前期胚における「ゲノムの若返り」機構の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 浜谷 敏生 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (60265882)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿久津 英憲 独立行政法人国立成育医療研究センター, その他部局等, その他 (50347225) ; 秦 健一郎 独立行政法人国立成育医療研究センター, その他部局等, その他 (60360335) ; 津村 秀樹 独立行政法人国立成育医療研究センター, その他部局等, その他 (20180052)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 着床前期胚 / 発現プロファイリング / ZGA / 新規遺伝子 / SCAN / 染色体ギャップ

Research Abstract

本研究では、着床前期胚発生における胚性ゲノムの活性化(ZGA)や分化全能性の獲得などに係る分子機構の解明を目指した。in silico解析により着床前期で特異的に発現していると考えられた新規遺伝子Zfpiに着目し、初期胚発生及びES細胞における役割を明らかにすることを目的とした。Zfpiの全長cDNA解析の結果から、ZfpiはSCNA-zinc fingerタンパクをコードすると考えられ、抗ペプチド抗体を作成した。RT-PCRおよび免疫組織化学染色により着床前期各ステージ胚及びマウス成獣多組織において発現解析を行った。RT-PCRでは2細胞期から胚盤胞期の着床前期胚およびES細胞にのみ発現を認めた。免疫組織化学染色においても着床前期胚で発現を認め、特に8細胞期及びES細胞では核への局在が確認された。機能解析のため、本遺伝子の第2および第3エクソンを欠失させたノックアウト(KO)マウスを作成した。KOマウスは成獣まで発生し、生殖能も維持されていた。着床前期胚発生や産仔数にも異常は認められず、KOマウスの胚盤胞からES細胞(KO ES)を樹立することも可能で、KO ES細胞は未分化性、多分化能性にも異常を認めなかった。しかし、核型解析を行ったところ、KO ES細胞のみならず、KOマウス（脾リンパ球）でも高頻度にchromosomal gapが認められることが明らかとなった。 KO ES細胞と野生型ES細胞の遺伝子発現を網羅的に比較検討したところ、有意に発現レベルの異なる遺伝子が抽出された(887 transcripts)。以上より、KOマウスの表現型に異常は認められなかったが、体細胞の染色体に構造異常(凝縮不全の疑い)をもつことから、Zfpiはゲノムや染色体の安定性に寄与している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ノックアウトマウスの表現型が安定しない。網羅的ゲノムDNAメチル化解析を進めるには、サンプルが稀少であるため、解析結果が安定しない。染色体不安定性の原因解明が困難。

Strategy for Future Research Activity

いずれの着床前期胚特異的遺伝子についても、ノックアウトマウスの表現型と遺伝子機能を十分結びつけることができていないため、さらに遺伝子機能の解析を進める。
Kzpiについては、ノックアウトマウスの生殖細胞と初期胚におけるDMRのメチル化レベルの解析、ノックアウトES細胞におけるKZPIと結合するDNA配列やタンパクを明らかにする。Zfpiについては、染色体不安定性を惹起する分子機構の解明を目指す。まずは、ZfpiノックアウトES細胞について紫外線照射後培養やマイトマイシン添加培養を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

以下の理由により、研究を予定通りに進めることができていないため。
ノックアウトマウスの表現型が安定しない。網羅的ゲノムDNAメチル化解析を進めるには、サンプルが稀少であるため、解析結果が安定しない。染色体不安定性の原因解明が困難。
ノックアウトマウスの世代あたりの個体数も増やしながら、継代を進める予定であるため、未使用額と次年度研究費を合わせて動物購入代や解析費等に支出する。

Research Products

• [Journal Article] 【生殖医療の進歩と課題-安全性の検証から革新的知見まで】 ARTの安全性評価 ART児の発達・長期予後． (2014)
  • Author(s): 久慈直昭, 竹本崇史, 上條慎太郎, 戸田里実, 若松修平, 菅原かな, 小川誠司, 山田満稔, 浜谷敏生, 吉村泰典．
  • Journal Title: 臨床婦人科産科 Volume: 68(1) Pages: 107-113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Derivation of human decidua-like cells from amnion and menstrual blood. (2014)
  • Author(s): Sugawara K, Hamatani T, Yamada M, Ogawa S, Kamijo S, Kuji N, Akutsu H, Miyado K, Yoshimura Y, Umezawa A.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 4 Pages: in press
  • DOI: 10.1038/srep04599
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Absence of CD9 reduces endometrial VEGF secretion and impairs uterine repair after parturition. (2014)
  • Author(s): Kawano N, Miyado K, Yoshii N, Kanai S, Saito H, Miyado M, Inagaki N, Odawara Y, Hamatani T, Umezawa A.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] β-Catenin functions pleiotropically in differentiation and tumorigenesis in mouse embryo-derived stem cells. (2013)
  • Author(s): Okumura N, Akutsu H, Sugawara T, Miura T, Takezawa Y, Hosoda A, Yoshida K, Ichida JK, Yamada M, Hamatani T, Kuji N, Miyado K, Yoshimura Y, Umezawa A.
  • Journal Title: Plos One Volume: 8(5) Pages: e63265
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0063265.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reproductive and obstetric outcomes after radical abdominal trachelectomy for early-stage cervical cancer in a series of 31 pregnancies. (2013)
  • Author(s): Nishio H, Fujii T, Sugiyama J, Kuji N, Tanaka M, Hamatani T, Miyakoshi K, Minegishi K, Tsuda H, Iwata T, Tanaka K, Fukuchi T, Takehara Y, Yoshimura Y, Aoki D.
  • Journal Title: Hum Reprod Volume: 28(7) Pages: 1793-1798
  • DOI: 10.1093/humrep/det118
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Age-associated telomere shortening in mouse oocytes. (2013)
  • Author(s): Yamada-Fukunaga T, Yamada M, Hamatani T, Chikazawa N, Ogawa S, Akutsu H, Miura T, Miyado K, Tarín JJ, Kuji N, Umezawa A, Yoshimura Y.
  • Journal Title: Reprod Biol Endocrinol Volume: 11(1) Pages: 108
  • DOI: 10.1186/1477-7827-11-108.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マウス加齢卵におけるテロメア長の解析． (2013)
  • Author(s): 山田（福永）朝子，浜谷敏生，山田満稔，久慈直昭，吉村泰典．
  • Journal Title: 日本生殖内分泌学会雑誌 Volume: 18 Pages: 5-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Successful Implantation After Controlling Matrix Metalloproteinase Activity in Uterine Cavity Flushing. (2013)
  • Author(s): Yoshii N, Hamatani T, Inagaki N, Hosaka T, Machiya R, Inoue O, Yoshimura Y, Odawara Y.
  • Journal Title: Reprod Biol Endocrinol Volume: 11 Pages: 37
  • DOI: 10.1186/1477-7827-11-37
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 着床前期胚において特異的に発現する新規SCAN-zinc finger遺伝子Zfp371の解析．
  • Author(s): 小川誠司, 浜谷敏生, 阿久津英憲, 山田満稔, 奥村典子, 菅原かな, 井上治, 福永朝子, 梅澤明弘, 久慈直昭, 青木大輔, 吉村泰典．
  • Organizer: 第65回日本産科婦人科学会学術講演会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] ヒト間葉系幹細胞から子宮内膜間質細胞への分化誘導．
  • Author(s): 菅原かな, 浜谷敏生, 小川誠司, 山田満稔, 奥村典子, 福永朝子, 井上治, 上條慎太郎, 久慈直昭, 梅澤明弘, 青木大輔, 吉村泰典．
  • Organizer: 第65回日本産科婦人科学会学術講演会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] β-カテニンは分化多能性に必須でありその機能不全は悪性胚細胞腫瘍発生に関与している．
  • Author(s): 奥村典子, 阿久津英憲, 浜谷敏生, 山田満稔, 菅原かな, 小川誠司, 井上治, 上條慎太郎, 梅澤明弘, 久慈直昭, 青木大輔, 吉村泰典．
  • Organizer: 第65回日本産科婦人科学会学術講演会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] マウスES細胞におけるβ-cateninの多面的役割．
  • Author(s): 奥村典子, 阿久津英憲, 菅原亨, 三浦巧, 竹澤侑希, 細田明弘, 吉田恵一, Ichida Justin K., 山田満稔, 浜谷敏生, 宮戸健二, 久慈直昭, 梅澤明弘, 吉村泰典．
  • Organizer: 第54回日本卵子学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] キャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析法(CE-TOFMS)を用いたマウス着床前期胚培養液のメタボローム解析．
  • Author(s): 浜谷敏生, 山田満稔, 高梨和美, 平山明由, 阿久津英憲, 福永朝子, 小川誠司, 菅原かな, 篠田幸作, 曽我朋義, 久慈直昭, 梅澤明弘, 冨田勝, 吉村泰典．
  • Organizer: 第54回日本卵子学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] キャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析法(CE-TOFMS)を用いたマウス着床前期胚培養液のメタボローム解析．
  • Author(s): 若松修平, 山田満稔, 浜谷敏生, 阿久津英憲, 竹本崇史, 戸田里実, 上條慎太郎, 小川誠司, 菅原かな, 久慈直昭, 吉村泰典．
  • Organizer: 第58回日本生殖医学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 着床前期特異的新規遺伝子Kzpiを欠失させた胚性幹細胞(ES細胞)の機能解析．
  • Author(s): 上條慎太郎, 浜谷敏生, 阿久津英憲, 小川誠司, 菅原かな, 片岡典子, 山田満稔, 久慈直昭, 吉村泰典．
  • Organizer: 第58回日本生殖医学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 着床前期胚において特異的に発現する新規SCAN-zinc finger遺伝子Zfp371の解析．
  • Author(s): 小川誠司, 浜谷敏生, 阿久津英憲, 山田満稔, 奥村典子, 菅原かな, 井上おさむ, 山田朝子, 上條慎太郎, 久慈直昭, 吉村泰典．
  • Organizer: 第58回日本生殖医学会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] ヒト間葉系幹細胞から子宮内膜間質様細胞への分化誘導．
  • Author(s): 菅原かな, 浜谷敏生, 小川誠司, 山田満稔, 山田朝子, 上條慎太郎, 竹本崇史, 戸田里実, 若松修平, 久慈直昭, 阿久津英憲, 梅澤明弘, 吉村泰典．
  • Organizer: 第58回日本生殖医学会
  • Place of Presentation: 神戸