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胎盤形成に必須のレトロトランスポゾン由来のインプリント遺伝子の機能解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H00978
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

石野 史敏  東京医科歯科大学, 統合研究機構, 非常勤講師 (60159754)

研究分担者 志浦 寛相  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (10451907)
石野 知子 (金児知子)  東海大学, 医学部, 教授 (20221757)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2020年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2019年度: 21,320千円 (直接経費: 16,400千円、間接経費: 4,920千円)
キーワード胎盤 / 哺乳類進化 / 脳機能 / レトロウイルス / 獲得遺伝子 / 母子免疫寛容 / 自然免疫 / 胚体外組織 / ゲノムインプリンティング / 哺乳類特異的獲得遺伝子 / LTRレトロトランスポゾン / 胎盤形成 / 哺乳類特異的遺伝子 / 筋肉発生 / 哺乳類の進化 / 胎盤機能 / 哺乳類個体発生
研究開始時の研究の概要

哺乳類が胎生という生殖機構へ、LTRレトロトランスポゾン由来の獲得遺伝子であるPeg10, Peg11/Rtl1をどのように使うことで適応したのか、進化における遺伝子獲得の意義を明らかにする。具体的には、Peg10, Peg11/Rtl1およびSirh遺伝子群の胎盤や胎児における機能明らかにすることにより、獲得遺伝子が胎生という生殖機構への適応にどのように関与したかを明らかにする。

研究成果の概要

「レトロウイルス由来の哺乳類獲得遺伝子」という概念が哺乳類の進化を理解する上で重要なことをマウスを用いた遺伝学的実験で実証した(Proof of concept)。具体的には、1) 胎盤形成に必須なPeg10は母子免疫寛容にも関わること、2)胎盤の機能維持に必須なPeg11/Rtl1が胎児期・新生児期の筋肉の発生や脳機能にも重要な機能を果たし、鏡-緒方症候群、テンプル症候群の主要原因遺伝子であること、3)Sirh3とSirh8は、脳の免疫細胞であるミクログリアで発現し、自然免疫系の一員として機能すること、4) Sirh4-6が特定のヒト神経疾患に関係する可能性を示唆したことなどである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

哺乳類にのみ存在するレトロウイルス由来の獲得遺伝子が、胎盤形成だけでなく、脳機能の高度化や自然免疫、母子免疫寛容、いくつものヒト疾患に関係することを明らかにした。これにより「獲得遺伝子」という概念が、哺乳類の特徴を解明するのに有効であることを証明し、ヒトの理解に「ウイルス由来の霊長類・ヒト特異的獲得遺伝子」の解析の必要性を示した、ネオゲノミクス科学分野の先駆けとなるものである。進化学における新しい概念を提唱したものであり、学術上の貢献が非常に高い。
ヒト、哺乳類の進化は一般人の関心が高い分野だが、これらの成果はNHKの科学番組や関連書籍として取り上げられ、広く社会一般にも知識が還元されている。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 5件、 招待講演 18件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] The Evolutionary Advantage in Mammals of the Complementary Monoallelic Expression Mechanism of Genomic Imprinting and Its Emergence From a Defense Against the Insertion Into the Host Genome2022

    • 著者名/発表者名
      Kaneko-Ishino Tomoko、Ishino Fumitoshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 13

    • DOI

      10.3389/fgene.2022.832983

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] PEG10 viral aspartic protease domain is essential for the maintenance of fetal capillary structure in the mouse placenta2021

    • 著者名/発表者名
      Hirosuke Shiura, Ryuichi Ono, Saori Tachibana, Takashi Kohda, Tomoko Kaneko-Ishino and Fumitoshi Ishino
    • 雑誌名

      Development

      巻: 148 号: 19 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1242/dev.199564

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] AKT signaling is associated with epigenetic reprogramming via the upregulation of TET and its cofactor, alpha-ketoglutarate during iPSC generation2021

    • 著者名/発表者名
      Sekita Y, Sugiura Y, Matsumoto A, Kawasaki Y, Akasaka K, Konno R, Shimizu M, Ito T, Sugiyama E, Yamazaki T, Kanai E, Nakamura T, Suematsu M, Ishino F, Kodera Y, Kohda T, Kimura T.
    • 雑誌名

      Stem Cell Res Ther.

      巻: - 号: 1 ページ: 510-510

    • DOI

      10.1186/s13287-021-02578-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Retrovirus-derived acquired genes, RTL5 and RTL6, are novel constituents of the innate immune system in the eutherian brain.2021

    • 著者名/発表者名
      Irie M, Ithoh J. Matsuzawa A, Ikawa M, Suzuki Y, Hiraoka Y, Ishino F and Kaneko-Isihno T.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 2021 ページ: 2021-2021

    • DOI

      10.1101/2021.12.29.474483

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Immunoglobulin A-specific deficiency induces spontaneous inflammation specifically in the ileum2021

    • 著者名/発表者名
      Nagaishi Takashi、Watabe Taro、Kotake Kunihiko、Kumazawa Toshihiko、Aida Tomomi、et al.
    • 雑誌名

      Gut

      巻: 71 号: 3 ページ: 487-496

    • DOI

      10.1136/gutjnl-2020-322873

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The role of eutherian-specific RTL1 in the nervous system and its implications for the Kagami- Ogata and Temple syndromes.2021

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa M, Sutani A, Kaneko-Ishino T, Ishino F
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 26 号: 3 ページ: 165-179

    • DOI

      10.1111/gtc.12830

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] IgA-specific deficiency induces spontaneous inflammation specifically in the ileum.2021

    • 著者名/発表者名
      Watabe T, Kotake K, Kumazawa T, Aida T, Tanaka K, Ono R, Ishino F, Usami T, Miura T, Kawasaki H, Tsugawa N, Yamada D, Hirayama K, Yoshikawa S, Karasuyama H, Watanabe M, Blumberg R S, Nagaishi T, Adachi T
    • 雑誌名

      Gut

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HERV-derived ERVPb1 is conserved in Simiiformes, exhibiting expression in hematopoietic cell lineages, including macrophages.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuzawa A, Lee J, Nakagawa S, Itoh J, Ueda M, Mitsuhashi S, Kochi Y, Kaneko-Ishino T, Ishino F
    • 雑誌名

      Int J Med Sci

      巻: 22 号: 9 ページ: 4504-4504

    • DOI

      10.3390/ijms22094504

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deficiency and overexpression of Rtl1 in the mouse cause distinct muscle abnormalities related to the Temple and Kagami-Ogata syndromes.2020

    • 著者名/発表者名
      Kitazawa M, Hayashi S, Imamura H, Takeda S, Oishi Y, Kaneko-Ishino T, Ishino F
    • 雑誌名

      Development

      巻: 147 号: 21 ページ: 147-147

    • DOI

      10.1242/dev.185918

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In vitro generation of functional murine heart organoids via FGF4 and extracellular matrix2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Jiyoung、Sutani Akito、Kaneko Rin、Takeuchi Jun、Sasano Tetsuo、Kohda Takashi、Ihara Kensuke、Takahashi Kentaro、Yamazoe Masahiro、Morio Tomohiro、Furukawa Tetsushi、Ishino Fumitoshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 4283-4283

    • DOI

      10.1038/s41467-020-18031-5

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] LTRレトロトランスポゾンに由来する哺乳類特異的獲得遺伝子と哺乳類の進化2020

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、金児ー石野知子
    • 雑誌名

      医学のあゆみ

      巻: 273 ページ: 936-942

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolution of viviparity in mammals: what genomic imprinting tells us about mammalian placental evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoko Kaneko-Ishino and Fumitoshi Ishino
    • 雑誌名

      Reproduction, Fertility and Development

      巻: in press 号: 7 ページ: 1219-1227

    • DOI

      10.1071/rd18127

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooperation and Competition in Mammalian Evolution -Gene Domestication from LTR Retrotransposons2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneko-Ishino T and Ishino F
    • 雑誌名

      Evolution, Origin of Life, Concepts and Methods

      巻: - ページ: 317-333

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] LTRレトロトランスポゾン由来の哺乳類特異的遺伝子Sirh3/Rtl6の脳における機能2021

    • 著者名/発表者名
      金児ー石野知子
    • 学会等名
      東京医科歯科大学難治疾患研究所共同研究拠点セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Beyond genomic imprinting2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitoshi Ishino
    • 学会等名
      Transmits International Symposium 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ネオゲノミクス:ヒトオルガノイドを用いたレロウイルス由来の霊長類・ヒト特異的獲得遺伝子の解析2021

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会総会招待講演
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスES細胞を用いた3次元構造を持つ機能的心臓オルガノイドの作製2021

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、李知英
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物進化に関わる新規遺伝子の獲得機構2021

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      第28回文京区市民講座
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レトロウイルス由来の獲得遺伝子による哺乳類・霊長類の進化 哺乳類特異的獲得遺伝子からヒト特異的獲得遺伝子へ2021

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会 ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cooperative interaction between two retrovirus-derived genes, Peg10 ad Peg11/Rtl1, in the feet-maternal interface.2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitoshi Ishino
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会年会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Beyond genomic imprinting2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitoshi Ishino
    • 学会等名
      TransOmics symposium in TMDU 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マウスES細胞を用いた3次元構造を持つ機能的心臓オルガノイドの作製2021

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、李知英
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ネオゲノミクス:ヒトオルガノイドを用いたレトロウイルス由来の霊長類・ヒト特異的遺伝子の解析2021

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会招聘講演
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 哺乳類特異的ゲノム機能はどのように獲得されたか? ゲノムインプリンティングとレトロトランスポゾンからの遺伝子獲得2020

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      京都大学生態学研究センターセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 多能性幹細胞からの心室・心房構造を持った心臓オルガノイドの作製について2020

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、李知英、古川哲史
    • 学会等名
      東京医科歯科大学創生医学コンソーシアム研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスES細胞を用いた機能的な心臓オルガノイドの作製2020

    • 著者名/発表者名
      李知英、酢谷明人、金子凛、笹野哲郎、井原雄介、幸田尚、竹内純、古川哲史、石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(MBSJ 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヒトゲノムで機能を獲得したHERV由来配列の探索2020

    • 著者名/発表者名
      松沢歩、李知英、高地雄太、中川草、石野(金児)知子、石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(MBSJ 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] LTRレトロトランスポゾン由来獲得遺伝子Sirh3/Rtl6は胎仔期・新生仔期の脳で高発現し、行動異常に拘る2020

    • 著者名/発表者名
      金児ー石野知子、入江将仁、伊東丈夫、石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(MBSJ 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類特異的レトロトランスポゾン由来遺伝子Sirh4, 5, 6の機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      藤岡慶史、石井雅之、志浦寛相、小野竜一、金児ー石野知子、石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(MBSJ 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マウスにおけるPeg11/Rtl1の欠損と過剰発現はTemple症候群と鏡-緒方症候群に関連した異なる筋肉異常を引き起こす2020

    • 著者名/発表者名
      北澤萌恵、林晋一郎、今村道博、武田伸一、大石由美子、金児ー石野知子、石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(MBSJ 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] LTRレトロトランスポゾン由来Peg10遺伝子の新規変異マウスの作製と未知機能の解析2020

    • 著者名/発表者名
      藤井万由子、大我政敏、若山照彦、金児ー石野知子、石野史敏、幸田尚、志浦寛相
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会(MBSJ 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類特異的エピジェネティック機構であるゲノムインプリンティングとその生物学的意義2020

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      お茶の水大学講義 分子遺伝学
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類特異的ゲノム機能はどのように獲得されたか?2020

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      京都大学生態学研究センターセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A perspective on mammalian evolution from a viewpoint of“gene domestication”from LTR retrotransposons.2019

    • 著者名/発表者名
      Ishino F and Kaneko-Ishino T
    • 学会等名
      The 3rd Korea-Japan International Symposium for transposable elements
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 心臓発生を模倣するマウス心臓オルガノイド作製2019

    • 著者名/発表者名
      李 知英、酢谷明人、金子 凜、笹野哲郎、幸田 尚、古川哲史、石野史敏
    • 学会等名
      日本エピジェネティクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ゲノムインプリンティングの先に見えるもの2019

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      東京医科歯科大学医学部小児科マンデーセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスES細胞から作製した心臓オルガノイドの特性について2019

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、李知英
    • 学会等名
      東京大学薬学部寄付講座セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vitro generation of structural and functional heart organoids from mouse embryonic stem cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Jiyoung Lee, Akito Sutani, Rin Kaneko, Jun Takeuchi, Tetsuo Sasano, Takashi Kohda, Tetsushi Furukawa, Fumitoshi Ishino.
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Stem Cell Biology"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲノムインプリンティングの生物学的意味と疾患の発症メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      石野史敏
    • 学会等名
      第44回 東日本小児科学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Peg11/Rtl1は哺乳類の胎児・新生児期の骨格筋発生に関与する鏡―緒方症候群・テンプル症候群の主要原因遺伝子である2019

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、北澤萌恵、金児―石野知子
    • 学会等名
      日本分子生物学学会年会(MBSJ2019)ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヒトゲノムで機能を獲得したHERV由来配列の探索2019

    • 著者名/発表者名
      松沢 歩, 李 知英、中川 草、石野(金児)知子、石野 史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学学会年会(MBSJ2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 心臓発生を模倣するマウス心臓オルガノイド作製2019

    • 著者名/発表者名
      李 知英、酢谷明人、金子 凜、笹野哲郎、幸田 尚、古川哲史、石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学学会年会(MBSJ2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 組織透明化法を用いたマウス心臓形態形成の解析2019

    • 著者名/発表者名
      金子 凜 , 李 知英, 酢谷 明人,石野 史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学学会年会(MBSJ2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] レトロトランスポゾン由来Peg10遺伝子のプロテアーゼ活性は胎盤の血管構造維持に必須である2019

    • 著者名/発表者名
      志浦寛相 小野竜一 立花沙織 田中希弥 藤井万由子 小松巧実 金児-石野知子 石野史敏
    • 学会等名
      日本分子生物学学会年会(MBSJ2019)ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] AKT links epigenome and metabolism in the process of iPSC generation2019

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Sekita, Yuki Sugiura, Akari Matsumoto, Yuki Kawasaki, Ryo Konno, Kazuya Akasaka, Momoka Shimizu, Toshiaki Ito, Eiji Sugiyama, Terushi Yamazaki, Eriko Kanai, Toshinobu Nakamura, Makoto Suematsu, Fumitoshi Ishino, Yoshio Kodera, Takashi Kohda, and Tohru Kimura
    • 学会等名
      日本分子生物学学会年会(MBSJ2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マウスES細胞、ヒトiPS細胞から作製した心臓オルガノイドの特性について2019

    • 著者名/発表者名
      石野史敏、李知英
    • 学会等名
      東京大学先端科学技術研究センターセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 石野研究室ホームページ

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/mri/epgn/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [備考] 金児ー石野知子研究室ホームページ 偶然から必然へ

    • URL

      http://mammalian-specific-genes.med.u-tokai.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 石野研究室ホームページ

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/mri/epgn/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] Organ organoid and method for producing same2019

    • 発明者名
      石野史敏、李知英
    • 権利者名
      東京医科歯科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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