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iPS細胞誘導におけるKlf4を中心とした動的エピゲノム転写制御の分子機構

研究課題

研究課題/領域番号 19H03203
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43050:ゲノム生物学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

西村 健  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80500610)

研究分担者 福田 綾  筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50436276)
久野 朗広  筑波大学, 医学医療系, 助教 (60830122)
林 洋平  国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, チームリーダー (90780130)
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
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードiPS細胞 / Klf4 / 転写制御 / エピジェネティクス / 転写因子 / 量依存性 / 多能性 / エピゲノム / 転写 / KLF4 / X染色体再活性化 / Nanog
研究開始時の研究の概要

高い多能性を持つiPS細胞を誘導するためには、細胞をエピジェネティックに十分に初期化することが重要である。そこで本研究では、我々独自のPaused iPS細胞の持つ、Klf4量依存的にエピジェネティクス変化が停止した、iPS細胞誘導の中間体であるという特徴を活かし、それらに関わる分子の同定やメカニズム解析を行う。それによって、エピジェネティックな転写制御の分子機構を解明し、高い多能性を持つiPS細胞の誘導方法の確立に繋げる。

研究成果の概要

高い多能性を持つiPS細胞の誘導には、ゲノムワイドな転写制御(エピゲノム転写制御)の分子機構を理解して、エピジェネティックに十分に初期化することが重要である。本研究では、我々独自のPaused iPS細胞の持つ、Klf4量依存的にエピジェネティクス変化が停止した中間体という特徴を活かし、Klf4量依存的エピゲノム転写制御に関わる分子の同定やメカニズム解析を行った。その結果、エピゲノム転写制御を負に制御する因子としてKdm1a等を同定した。また、Klf4のゲノムDNAへの結合能がクロマチン構造変化に重要であり、その変化の量依存的増加がエピゲノム転写制御に重要なことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、高い多能性を獲得した高品質iPS細胞を効率良く誘導する方法の確立につながることが期待される。このような技術は、より安全なiPS細胞を用いた再生医療の実現に大きく貢献すると考えられる。またエピゲノム転写制御は、がん化や細胞分化といった他の生命現象にも深く関わり、それらを制御する方法の確立にもつながることから、大きな学術的、社会的意義があると思われる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Early reactivation of clustered genes on the inactive X chromosome during somatic cell reprogramming2022

    • 著者名/発表者名
      Aizawa Shiho、Nishimura Ken、Mondejar Gonzalo Seminario、Kumar Arun、Bui Phuong Linh、Tran Yen Thi Hai、Kuno Akihiro、Muratani Masafumi、Kobayashi Shin、Nabekura Tsukasa、Shibuya Akira、Sugihara Eiji、Sato Taka-Aki、Fukuda Aya、Hayashi Yohei、Hisatake Koji
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 17 号: 1 ページ: 53-67

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.11.008

    • 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] Structurally-discovered KLF4 variants accelerate and stabilize reprogramming to pluripotency2022

    • 著者名/発表者名
      Borisova Evgeniia、Nishimura Ken、An Yuri、Takami Miho、Li Jingyue、Song Dan、Matsuo-Takasaki Mami、Luijkx Dorian、Aizawa Shiho、Kuno Akihiro、Sugihara Eiji、Sato Taka-aki、Yumoto Fumiaki、Terada Tohru、Hisatake Koji、Hayashi Yohei
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 号: 1 ページ: 103525-103525

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103525

    • 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] Downregulation of Odd-Skipped Related 2, a Novel Regulator of Epithelial-Mesenchymal Transition, Enables Efficient Somatic Cell Reprogramming2022

    • 著者名/発表者名
      Anh Le Phuong Hoang、Nishimura Ken、Kuno Akihiro、Linh Nguyen Thuy、Kato Tetsuo、Ohtaka Manami、Nakanishi Mahito、Sugihara Eiji、Sato Taka-Aki、Hayashi Yohei、Fukuda Aya、Hisatake Koji
    • 雑誌名

      Stem Cells

      巻: 40 号: 4 ページ: 397-410

    • DOI

      10.1093/stmcls/sxac012

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Reprogramming of Canine Peripheral Blood Mononuclear Cells into Induced Pluripotent Stem Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kazuto、Tsukamoto Masaya、Tanaka Miyuu、Kuwamura Mitsuru、Ohtaka Manami、Nishimura Ken、Nakanishi Mahito、Sugiura Kikuya、Hatoya Shingo
    • 雑誌名

      Stem Cells and Development

      巻: 30 号: 2 ページ: 79-90

    • DOI

      10.1089/scd.2020.0084

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4-Phenylbutyrate ameliorates apoptotic neural cell death in Down syndrome by reducing protein aggregates2020

    • 著者名/発表者名
      Hirata Katsuya、Nambara Toshihiko、Kawatani Keiji、Nawa Nobutoshi、Yoshimatsu Hidetaka、Kusakabe Haruna、Banno Kimihiko、Nishimura Ken、Ohtaka Manami、Nakanishi Mahito、Taniguchi Hidetoshi、Arahori Hitomi、Wada Kazuko、Ozono Keiichi、Kitabatake Yasuji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 14047-14047

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70362-x

    • 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] Functional analysis of PTH1R variants found in primary failure of eruption.2020

    • 著者名/発表者名
      Izumida E, Suzawa T, Miyamoto Y, Yamada A, Takimoto R, Otsu M, Saito T, Yamaguchi T, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Yoshimura K, Sasa K, Takimoto R, Uyama R, Shirota T, Maki K, Kamijo R.
    • 雑誌名

      Journal of Dental Research

      巻: 99 号: 4 ページ: 429-436

    • DOI

      10.1177/0022034520901731

    • 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] Induction of Noonan syndrome-specific human-induced pluripotent stem cells under serum-, feeder-, and integration-free conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Hamada, Eri Akagi, Fumitaka Obayashi, Sachiko Yamasaki, Koichi Koizumi, Manami Ohtaka, Ken Nishimura, Mahito Nakanishi, Shigeaki Toratani & Tetsuji Okamoto
    • 雑誌名

      In Vitro Cellular & Developmental Biology - Animal

      巻: 56(10) 号: 10 ページ: 888-895

    • DOI

      10.1007/s11626-020-00515-9

    • 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] Template Activating Factor-I α Regulates Retroviral Silencing during Reprogramming2019

    • 著者名/発表者名
      Bui Phuong Linh、Nishimura Ken、Seminario Mondejar Gonzalo、Kumar Arun、Aizawa Shiho、Murano Kensaku、Nagata Kyosuke、Hayashi Yohei、Fukuda Aya、Onuma Yasuko、Ito Yuzuru、Nakanishi Mahito、Hisatake Koji
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 29 号: 7 ページ: 1909-1922

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.10.010

    • NAID

      120007127699

    • 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
  • [学会発表] リプログラム因子のパイオニア因子としての機能と量依存性2022

    • 著者名/発表者名
      西村健、久野朗広、久武幸司
    • 学会等名
      第21回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of iPS cells to regenerative medicine using novel gene transfer system2021

    • 著者名/発表者名
      Ken Nishimura
    • 学会等名
      International Conference and Workshop on Global Trends in Health and Life Sciences
    • 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] Interleukin Enhancer Binding Factors 2 and 3 inhibit retrovirus expression2021

    • 著者名/発表者名
      Gonzalo SB, Bui PL, Nishimura K, Hisatake K
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Interleukin Enhancer Binding Factors 2 and 3 inhibit retrovirus expression2021

    • 著者名/発表者名
      Gonzalo SB, Nishimura K, Hisatake K
    • 学会等名
      Tsukuba Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanistic analysis of pluripotency acquisition by using paused iPSCs2021

    • 著者名/発表者名
      Hamzah M, Nishimura K, Hisatake K
    • 学会等名
      Tsukuba Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Downregulation of Odd-Skipped Related 2, a Novel Regulator of Epithelial-Mesenchymal Transition, Enables Efficient Somatic Cell Reprogramming2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura K, Anh LPH, Linh NT, Kato T, Hisatake K
    • 学会等名
      ISSCR2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] iPS細胞誘導におけるX染色体再活性化機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      相澤志穂、西村健、久武幸司
    • 学会等名
      第20回日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Paused iPS細胞を用いたKLF4量依存的エピジェネティクス制御機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      西村健、Arun Kumar、岸本拓実、久武幸司
    • 学会等名
      第14回エピジェネティクス研究会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Reactivation of X chromosome might start from the identical region during mouse iPSC generation2020

    • 著者名/発表者名
      Aizawa S, Bui PL, Nishimura K, Hisatake K
    • 学会等名
      ISSCR2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of KLF4 dose dependent iPSC generation in early stage of reprogramming2020

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka T, Nishimura K, Hisatake K
    • 学会等名
      TGSW2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dose dependent transcriptional regulation of KLF42019

    • 著者名/発表者名
      Kumar BA, Nishimura K, Hisatake K
    • 学会等名
      TC2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PD imaging systemを用いて生きたまま幹細胞の多能性を定量的に解析する2019

    • 著者名/発表者名
      西村健、石渡裕、久武幸司
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] iPS細胞誘導時にレトロウイルスの遺伝子発現を抑制する新しい機構の発見

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201911130100.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-12-25  

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