マウスの体温を決定する胎生初期エピジェネティクス機構の解明

Research Project

Project/Area Number	22K06055
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
Research Institution	Tottori University
Principal Investigator	吉村祐貴鳥取大学, 医学部, 助教 (50771242)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords	体温 / マウス初期胚 / エピジェネティクス / 初期胚 / 温度 / 次世代解析 / マウス / 遺伝子発現制御
Outline of Research at the Start	本研究の目的は、私たちの体温がなぜ37℃で維持されているのか、それはいつ、どのようにして決まるのかを明らかにすることである。恒温動物の多くは抱卵もしくは胎生動物であることから、親の体温、つまり発生期の胚の環境温度に着目したところ、着床前のマウス胚の環境温度が高くなると、出生後成体となったとき、体温が低下することを明らかにした。この現象にはエピジェネティック制御が関係していると考えており、本研究では、マウスの初期胚を用いて温度に依存して変化するエピジェネティクス制御を網羅的に解析する。また、温度に依存して生じたエピジェネティック因子の変化が、体温にも影響を及ぼすか検討したい。
Outline of Annual Research Achievements	研究者は、マウス初期胚の培養中のわずかな温度変化が、出生後の体温を変化させることをこれまでの研究で明らかにしてきた。このことは着床前の胚の環境温度が個体の体温決定に関与している可能性を示唆している。本研究では、マウス初期胚の培養温度の変化が、遺伝子発現やエピジェネティック修飾に及ぼす影響について網羅的解析を用いて検討する。令和4年度は、マウス前核期胚を胚盤胞期まで培養した際に、培養温度の違いによって発現が変動する遺伝子群をRNA-seq解析によって明らかにすることができた。中でもエネルギー代謝やエピジェネティック関連遺伝子群において、有意な差が見られた。先行研究ではマウス初期胚の培養温度の変化がその後の発生を経て、出生後の成体のマウス体温に影響を及ぼしていることから、この現象にはエピジェネティック因子の関与が考えられ、このRNA-seqの結果はそれを示唆するものと考えられる。しかしながら、これらのエピジェネティック関連遺伝子の発現変動がどの遺伝子領域やクロマチン動態を制御しているのか、また、その仕組みは不明である。令和5年度では、オープンクロマチン領域を網羅的に解析する技術であるATAC-seq解析を実施し、マウス初期胚の環境温度依存的にクロマチン動体が変化している領域の特定を試みた。先のRNA-seqと同様に、マウス前核期胚を2種類の培養温度でそれぞれ培養し、発生した胚盤胞期胚をATAC-seqに使用した。まずはATAC-seq解析の条件検討を行い、各群1検体ずつ結果を得ることができた。現在、追加検体についてATAC-seqを実施しており、培養温度の違いによってクロマチン状態が変化する領域を明らかにする予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和5年度はATAC-seqを行うための条件検討に時間がかかった。マウスの初期胚は扱いが難しく、また、1胚盤胞あたりの細胞数も少ないため、ATAC-seqを行うには難しい検体であるが、ATAC-seqに用いる細胞数や、核抽出処理などについて条件検討を行い、各群1検体ずつ適切なデータが得られた。より信頼性のある結果を得るべく、現在追加検体の解析を実施している。
Strategy for Future Research Activity	令和6年度はATAC-seq解析を完了させる。また、ATAC-seqの結果は昨年度に実施したRNA-seq解析と合わせた統合解析を行い、マウス初期胚の培養温度の変化に特異的な遺伝子発現制御、またそれを制御する因子を探索する予定である。次世代シークエンス解析結果から得られた候補因子について、阻害剤を用いた抑制実験も検討している。これらの実験から、マウス初期胚の環境温度がその後の個体発生、また出生後の生理機能に与える影響と、考えられるメカニズムについて検討したい。