胚と母体の相互作用再現を目的とした試験管内子宮内環境基盤の構築
| Project Area | A new foundation for primate developmental biology |
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| Project/Area Number |
20H05762
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
高島 康弘 京都大学, iPS細胞研究所, 講師 (70469930)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中家 雅隆 滋賀医科大学, 動物生命科学研究センター, 特任助教 (90805459)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥38,090,000 (Direct Cost: ¥29,300,000、Indirect Cost: ¥8,790,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
Fiscal Year 2020: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
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| Keywords | 子宮内膜 / 霊長類 / 着床 / オルガノイド / 初期発生 / 幹細胞 / 子宮内膜細胞 / 子宮間質細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、子宮内環境を試験管内で構築し、霊長類初期発生を試験管内で正確に再現する基盤を構築する。構築した試験管内の子宮環境下で胚発生を行い、霊長類着床後初期発生の基盤を構築する。遺伝子改変の評価と解析を試験管内レベルで可能とする。
試験管内で可視化が可能かつ操作可能な霊長類発生学研究基盤を構築し、伝統的な発生学の手法を取り込みつつ、着床後霊長類発生学の新機軸を作ることに貢献する。また臓器形成期まで試験管内で胚発生させることを目指し、再生医学への展開を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
妊娠合併症の約15%は胎盤あるいは子宮内・胚体外組織に原因があるとされる。また10組に１組は不妊治療を行っていることも知られている。質の高い受精卵を子宮内に戻した場合ですら流産する場合は多く、胚のみならず子宮も含めた包括的な理解が重要である。しかしながら、ヒト生体内における着床は妊娠しているかも不明な時期であり、生体で研究することは困難である。本研究の目的は、ブラックボックスである霊長類の着床機構、脱落膜化機構、着床期以降の胚発生を試験管内で再構築し、分子メカニズム明らかにし、霊長類着床後発生学の基盤を構築することである。今日まで着床期以降に関する研究はマウスが主であった。しかしヒトとマウスは、子宮の構造、ホルモン応答性等、差異があり、マウスの知見をヒトに応用することは必ずしも適切ではない。ヒトに近い非ヒト霊長類を用いて胚発生をサポートできる機能的な子宮内膜モデルを構築する。
当該年度は胚の着床現象を試験管内で再現するための土台となるカニクイザル三次元子宮内膜の生体内での遺伝子発現を明らかにすることと細胞モデルの基礎を構築した。カニクイザルを用いて子宮内膜組織のsingle-cell RNAシーケンスを実施し、遺伝子発現を解析した。またカニクイザルから子宮内膜組織を採取し、子宮内膜上皮オルガノイド、子宮内膜間質細胞を樹立し，それぞれ性ホルモン刺激による脱落膜化様変化を確認した。さらにこれら子宮内膜間質細胞と血管内皮細胞を共同培養し、細胞比率、培養液、培養期間の検討を行い、三次元的な間質組織の内部に血管網を形成する条件を最適化した。また安定的に200μm以上の厚みを有する子宮内膜間質組織を形成することに成功した。この間質組織の上に子宮内膜上皮オルガノイド由来の上皮細胞を共培養し、上皮細胞が生理的な形態及び性ホルモンへの応答性を保った状態で生着することを見出した。
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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
カニクイザルを用いて子宮内膜組織をサンプリングすることができ、single-cell RNAシーケンスを実施できた。子宮内膜上皮オルガノイド、子宮内膜間質細胞の樹立に成功し，それぞれ性ホルモン刺激による脱落膜化様変化を確認した。当該年度の研究計画は全て達成しており、おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度までに得たカニクイザル子宮内膜組織のsingle-cell RNAシーケンスの結果を解析していく。また当該度までにカニクイザルの子宮から子宮を全摘することなく、バイオプシーによって子宮の一部から子宮内膜を取得し、培養することおよび単一細胞網羅的解析をするための方法・システムを確立した。この方法を用いて本年は、さらに多くの検体からデータを得る。特に子宮内膜分泌期から子宮内膜上皮・間質・免疫細胞の単一細胞網羅的解析を実施する。さらには、カニクイ胚が着床した後の子宮内膜を取得し、内膜上皮と間質細胞の脱落膜化の網羅的解析を実施する。性成熟前―増殖期―分泌期―妊娠初期の子宮内膜上皮・間質・免疫細胞をサンプリングし、解析することでダイナミックに変化する子宮内膜上皮・間質・免疫細胞の遺伝子発現を明らかにする。
同時に、バイオプシーで取得したカニクイザル子宮内膜上皮細胞と間質細胞を用いて、三次元子宮内膜構造を試験管内で構築する。またカニクイザルやヒト子宮内膜組織をばらすことなく培養する方法の開発にも取り組む。
以上をあわせることで子宮内膜を試験管内で培養し、性周期や着床現象を試験管内で再現・解析する手法を確立する。
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Report
(2 results)
Research Products
(27 results)
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[Journal Article] Establishment of novel common marmoset embryonic stem cell lines under various conditions2021
Author(s)
Keiko Kishimoto, Akiko Shimada, Haruka Shinohara, Tsukasa Takahashi, Yuko Yamada, Yuichiro Higuchi, Nao Yoneda, Hiroshi Suemizu, Kenji Kawai, Yoko Kurotaki, Kisaburo Hanazawa, Yasuhiro Takashima, Erika Sasaki
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Journal Title
Stem Cell Research
Volume: 53
Pages: 102252-102252
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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