Chromatin dynamics during primordial germ cell development in mammals

• Project/Area Number: 18H02613
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 横林 しほり 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点助教 (20615736)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 始原生殖細胞 / 哺乳類 / 多能性幹細胞 / in vitro誘導系 / クロマチン高次構造

Outline of Annual Research Achievements

生殖細胞は次世代へのゲノム情報の伝播を担う唯一の細胞系譜である。哺乳類では、生殖細胞の発生初期、即ち始原生殖細胞の発生期にゲノムワイドなエピゲノム変化（メチル化DNAの減少およびヒストン修飾の変化）が観察される。このエピゲノム変化は、おそらくその後の生殖細胞発生を完遂するために不可欠な分子イベントであると予想されるが、しかし生殖細胞発生過程において果たす役割の分子的理解は未だ不十分である。近年、マウス多能性幹細胞から始原生殖細胞(primordial germ cell; PGC)様細胞を誘導する系が報告され、さらに、研究代表者らはヒト多能性幹細胞からPGC様細胞を分化誘導する系を報告した。本研究では、これらの試験管内誘導系を用いて、始原生殖細胞発生過程におけるクロマチン構造を詳細に解析し、エピゲノム再編成とクロマチン構造動態との関係を分子的に理解することを目的とする。
平成30年度はマウス試験管内生殖細胞誘導系を用いて解析を行った。まず次世代シークエンス解析手法によりクロマチン構造を詳細に記述するため、PGC様細胞を用いてクロマチン因子群に対するChIPseqデータの取得を行なった。さらにオープンクロマチンを同定するため、改良版ATACseq法を適用しデータの取得を行った。現在、PGC様細胞からさらに誘導しうる各細胞種について、同様のデータ取得を計画していると同時に、クロマチン相互作用解析手法の適用に向けて準備中である。これらの種々のデータを用いてクロマチン構造を包括的に解析していく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在のところ、ChIPseqおよびATACseq法の最適化とマウスPGC様細胞への適用が概ね順調に進んでいる。現在準備中のクロマチン相互作用解析手法の最適化および適用も実現可能であると考えている。

Strategy for Future Research Activity

昨年度確立した解析手法、および現在確立中の解析手法を用いて、引き続きデータ取得を行う。これまでに報告されているトランスクリプトームおよびメチル化DNAデータ等と統合し、エピゲノム状態とクロマチン構造の関係を包括的に解析していく予定である。

Research Products

• [Journal Article] Reconstitution of Germ Cell Development In Vitro (2018)
  • Author(s): Shihori Yokobayashi and Mitinori Saitou
  • Journal Title: Cell Biology of the Ovary Volume: 1 Pages: 1-19
  • DOI: 10.1007/978-981-10-7941-2
• [Journal Article] Generation of human oogonia from induced pluripotent stem cells in vitro (2018)
  • Author(s): 30.Yamashiro C, Sasaki K, Yabuta Y, Kojima Y, Nakamura T, Okamoto I, Yokobayashi S, Murase Y, Ishikura Y, Shirane K, Sasaki H, Yamamoto T, Saitou M.
  • Journal Title: Science Volume: 362(6412) Pages: 356-360
  • DOI: 10.1126/science.aat1674
  • Peer Reviewed