2014 Fiscal Year Research-status Report
異種生物ゲノムを利用した新規iPS細胞化機構解析系の確立
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26830138
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
池田 隆 京都大学, iPS細胞研究所, 研究員 (60570752)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 遺伝子資源 / 異種生物遺伝子 / iPS細胞 / Wolbachia / 生殖異常 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、意外な経路の発見につながりうる低分子化合物スクリーニングの特長を残しつつ、欠点である「当たり」確率の低さ（例えば数万分の1）を克服できる可能性のある、異種生物遺伝子を用いた新規iPS細胞化メカニズム解析系を確立することを目的としている。本年度は、非哺乳類生物の例として、昆虫などの細胞内共生細菌であるWolbachiaと、ヒトの腸内細菌の一つであるBifidobacteriumの遺伝子の中から、モデルとして用いたマウス神経幹細胞のiPS細胞化効率に影響するものの探索を行なった。これまでにWolbachia特異的な遺伝子30個について実験を繰り返し、これらの中から統計学的に有意に効率を上げる3因子と下げる5因子を同定することに成功した。さらに、まだプレリミナリーな結果ながらも、今回用いた30遺伝子以外にも、試した他のWolbachia遺伝子とBifidobacterium遺伝子数十個の仲からマウス細胞のiPS細胞化効率を変化させる活性をもっているかもしれないものがいくつか見出されている。このように高確率で有効果遺伝子が同定できていることは、異種生物遺伝子を用いることで実際に高確率なスクリーニング系を作れることを示唆している。今後さらにスクリーニングを進めると同時に、同定された遺伝子産物がどのような哺乳類因子と相互作用し、いかにしてiPS細胞化に影響を与えたかを調べることで新たな細胞の初期化・分化メカニズムの解明につながることが期待される。また、これらの知見を元として、Wolbachiaなどの非モデル生物の遺伝子機能の解明にもつながるものと期待される。
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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
異種生物遺伝子を低分子化合物の代わりに用いることで、高確率なスクリーニング系を作ることができるのではないかという仮説を研究計画時に立てた。これを確かめることは本研究の目的として非常に大きなウエイトを占めると共に、初年度の研究計画の最大かつ最重要のものであった。実際、例として用いたWolbachia遺伝子の中から、狙い通りに従来のものよりも格段に高効率で「当たり」遺伝子を同定することができた。一方で、よりスクリーニングの規模を増やせるようにすることを目的として作製したゲノムワイドの発現ライブラリーは発現量が低かったせいか、現在のところうまく機能していない。そのため、個別の遺伝子での実験の遺伝子数を数十個追加した（これは当初の計画の想定、予定内である）。しかし、それらと、Wolbachia以外の異種生物例であるBifidobacteriumでのスクリーニングが完全には完了していないことから、この評価が適当であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、まだスクリーニングが完了していないWolbachia遺伝子の残りと、Bifidobacterium遺伝子について、スクリーニングを完了させる。また、iPS細胞化効率への影響が細胞種に依存するのかどうかについて、他の細胞（マウス胎児繊維芽細胞など）で確認する。
その後は、それら有効果異種生物遺伝子の強制発現がマウス細胞にどのような影響を与えるのかについて、マウス細胞の遺伝子発現変化などから調べる。さらに、有効果遺伝子産物がマウス細胞のどのような因子と相互作用するのかを免疫沈降法などで調べ、相互作用相手であるマウスタンパク質（群）の機能解析をすることによってiPS細胞化機構の一端を明らかにしてゆく。
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| Causes of Carryover |
当初購入予定だった機械類を購入せずに済んだことと、予定していたスクリーニングが完全に完了していないため、初年度予定分に余りが生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
二年度目では、機械類の購入と、残りのスクリーニングなどに使用する予定である。
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