ヒストンのメチル化依存的インプリント遺伝子の発現制御による体細胞核移植法の改善

• 研究課題/領域番号: 19K16017
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分42030:動物生命科学関連
• 研究機関: 広島大学 (2020-2022); 国立研究開発法人理化学研究所 (2019)
• 研究代表者: 三浦 健人 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (70802742)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 胎盤 / ゲノム編集 / 発生工学 / マウス / インプリント遺伝子 / CRISPR/Cas9 / 体細胞クローン / CRISPR-Cas9

研究開始時の研究の概要

体細胞核移植で作出したクローン動物は胎盤異常を示すことが知られている。クローン動物の胎盤異常が発生する機序の解明は、クローン動物の作出効率の上昇や、胎盤形成の制御機構の理解にもつながる重要な課題である。
近年、ヒストンのメチル化修飾依存的に、父側アレル特異的に発現するインプリント遺伝子が報告された。クローンマウス胚においてこれらの遺伝子は、両側アレル性の異常発現を示す。このことから、クローンの「胎盤異常」と「ヒストンのメチル化依存的なインプリント遺伝子の発現異常」との関連が疑われる。本研究は両者の関係を明らかにすることを目的に、ゲノム編集技術や核移植技術を用いて行われる。

研究成果の概要

いくつかのインプリント遺伝子は体細胞クローンマウス胚において両側アレル性の発現を示す。本研究は「インプリント遺伝子の発現異常」と「体細胞クローンで見られる胎盤異常 (重量増加)」の関連解明を目的とする。インプリント遺伝子であるSmoc1またはJade1ノックアウト (KO) マウスは胎盤の顕著な異常は示さなかった。母側アレル特異的にJade1を欠損させたマウス体細胞をドナーとした体細胞クローンは、野生型クローンと比較して、胎盤は重量が減少し改善傾向を示した。体細胞クローンマウス胚におけるJade1の両側アレル性の発現が、体細胞クローンの胎盤異常の原因である可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は下記成果をもたらす。①胎盤形成を制御するインプリント遺伝子の分子基盤の理解。②インプリント遺伝子の発現量・発現アレルとその機能との関連を明らかにすることで、ゲノムインプリントが関わる生命現象全般に共通する有益な知見を提供。③H3K27me3依存的なゲノムインプリントの生物学的意義の解明。④インプリント遺伝子の発現制御を利用したクローン作出効率の上昇に関する知見と技術の提供。⑤胎盤異常の改善を通じてクローン産生効率を上昇させることで、医学・畜産学・実験動物学分野の発展へ寄与。⑥インプリント遺伝子が関与する他の生命現象の研究でも応用可能な、インプリント遺伝子の制御技術開発へ貢献。

研究成果

• [雑誌論文] Noncanonical imprinting sustains embryonic development and restrains placental overgrowth (2022)
  • 著者名/発表者名: Matoba Shogo、Kozuka Chisayo、Miura Kento、Inoue Kimiko、Kumon Mami、Hayashi Ryoya、Ohhata Tatsuya、Ogura Atsuo、Inoue Azusa
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 36 ページ: 436-448
  • DOI: 10.1101/gad.349390.122
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression and Function of Nicotinic Acetylcholine Receptors in Induced Regulatory T Cells. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakata Y, Miura K, Yamasaki N, Ogata S, Miura S, Hosomi N, Kaminuma O.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 23 号: 3 ページ: 1779-1779
  • DOI: 10.3390/ijms23031779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly rigid H3.1/H3.2-H3K9me3 domains set a barrier for cell fate reprogramming in trophoblast stem cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Hada M, Miura H, Tanigawa A, Matoba S, Inoue K, Ogonuki N, Hirose M, Watanabe N, Nakato R, Fujiki K, Hasegawa A, Sakashita A, Okae H, Miura K, Shikata D, Arima T, Shirahige K, Hiratani I, Ogura A.
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 36 号: 1-2 ページ: 84-102
  • DOI: 10.1101/gad.348782.121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] L-type amino acid transporter 1 inhibitor suppresses murine Th2 cell-mediated bronchial hyperresponsiveness independently of eosinophil accumulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito Daiki、Miura Kento、Saeki Mayumi、Yamasaki Norimasa、Ogata Sawako、Koyama Teidai、Hiroi Takachika、Mori Akio、Endou Hitoshi、Hayashi Keitaro、Kaminuma Osamu
  • 雑誌名: Asia Pacific Allergy 巻: 11 号: 3 ページ: e33-e33
  • DOI: 10.5415/apallergy.2021.11.e33
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suppressive effect of dexamethasone on murine Th9 cell-mediated nasal eosinophilic inflammation (2021)
  • 著者名/発表者名: Koyama Teidai、Miura Kento、Yamasaki Norimasa、Ogata Sawako、Ito Daiki、Saeki Mayumi、Hiroi Takachika、Mori Akio、Kaminuma Osamu
  • 雑誌名: Asia Pacific Allergy 巻: 11 号: 3 ページ: e25-e25
  • DOI: 10.5415/apallergy.2021.11.e25
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Progress of genome editing technology and developmental biology useful for radiation research (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura Kento、Ogura Atsuo、Kobatake Kohei、Honda Hiroaki、Kaminuma Osamu
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 62 号: Supplement_1 ページ: i53-i63
  • DOI: 10.1093/jrr/rraa127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] T細胞依存的アレルギー性炎症の臓器・サブセット特異的な薬剤応答性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神沼 修,三浦 健人, 林 啓太朗, 佐伯 真弓, 廣井 隆親, 森 晶夫
  • 雑誌名: アレルギーの臨床 巻: 41 ページ: 80-88
• [雑誌論文] Role of CD4+ T Cells in Allergic Airway Diseases: Learning from Murine Models (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura Kento、Inoue Kimiko、Ogura Atsuo、Kaminuma Osamu
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 21 号: 20 ページ: 7480-7480
  • DOI: 10.3390/ijms21207480
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of chimeric mice with spermatozoa fully derived from embryonic stem cells using a triple-target CRISPR method for Nanos3† (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura Kento、Matoba Shogo、Hirose Michiko、Ogura Atsuo
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 104 号: 1 ページ: 223-233
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa176
  • NAID: 130007925789
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loss of H3K27me3 imprinting in the Sfmbt2 miRNA cluster causes enlargement of cloned mouse placentas (2020)
  • 著者名/発表者名: Inoue Kimiko、Ogonuki Narumi、Kamimura Satoshi、Inoue Hiroki、Matoba Shogo、Hirose Michiko、Honda Arata、Miura Kento、Hada Masashi、Hasegawa Ayumi、Watanabe Naomi、Dodo Yukiko、Mochida Keiji、Ogura Atsuo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 2150-2150
  • DOI: 10.1038/s41467-020-16044-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular and genetic characterization of partial masculinization in embryonic ovaries grafted into male nude mice.Molecular and genetic characterization of partial masculinization in embryonic ovaries grafted into male nude mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miura K, Harikae K, Nakaguchi M, Imaimatsu K, Hiramatsu R, Tomita A, Hirate Y, Kanai-Azuma M, Kurohmaru M, Ogura A, Kanai Y.
  • 雑誌名: PLos One 巻: 14(3) 号: 3 ページ: e0212367-e0212367
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0212367
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Paternal knockout of Slc38a4/SNAT4 causes placental hypoplasia associated with intrauterine growth restriction in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Matoba Shogo、Nakamuta Shoko、Miura Kento、Hirose Michiko、Shiura Hirosuke、Kohda Takashi、Nakamuta Nobuaki、Ogura Atsuo
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 42 ページ: 21047-21053
  • DOI: 10.1073/pnas.1907884116
  • NAID: 130007719356
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Elucidation of imprinted genes responsible for hyperplasia in somatic cell nuclear transferred placentas (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimiko Inoue, Kento Miura, Yukiko Dodo, Atsuo Ogura
  • 学会等名: 2022 ICAR/Interbull Conference
  • 国際学会
• [学会発表] マウス胎盤特異的インプリント遺伝子の発現異常が体細胞クローン胎盤に与える影響について (2022)
  • 著者名/発表者名: 井上貴美子，三浦健人、百々由起子、小倉淳郎
  • 学会等名: 日本実験動物学会総会
• [学会発表] Th17 細胞依存的マウス鼻粘膜炎症モデルに対する dexamethasone の効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三浦 健人、上田 周作、山崎 憲政、尾形 佐和子、川﨑 英利、森 晶夫、神沼 修
  • 学会等名: アレルギー・好酸球研究会2021
• [学会発表] Differential Effect of Dexamethasone on Allergic Nasal and Bronchial Inflammation Induced by Th9 Cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kento Miura, Norimasa Yamasaki, Sawako Ogata, Teidai Koyama, Mayumi Saeki, Takachika Hiroi, Akio Mori, Osamu Kaminuma.
  • 学会等名: APAAACI 2021 International Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Evolutionary history of nuclear factor activated T cells (NFAT) (2021)
  • 著者名/発表者名: Maribet Gamboa, Kento Miura, Osamu Kaminuma.
  • 学会等名: Biodiversity Genomics 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Murine Th9 cell-mediated allergic inflammation shows different steroid responsiveness depending on target organs. (2021)
  • 著者名/発表者名: K. MIURA, T. KOYAMA, N. Yamasaki, S. Ogata, M. Saeki, T. Hiroi, A. Mori, and O. Kaminuma.
  • 学会等名: VIRTUAL IMMUNOLOGY2021
  • 国際学会
• [学会発表] Th9細胞依存的なアレルギー性炎症は標的臓器間で異なるステロイド応答性を示す (2021)
  • 著者名/発表者名: 三浦 健人、佐伯 真弓、古山 禎大、山崎 憲政、尾形 佐和子、廣井 隆親、森 晶夫、神沼 修
  • 学会等名: 第70回日本アレルギー学会学術集会
  • 国際学会
• [学会発表] T細胞依存性アレルギー性炎症に対するLAT1阻害薬の効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神沼 修, 森 晶夫, 遠藤 仁, 安西 尚彦, 林 啓太朗, 佐伯 真弓, 西村 友枝, 廣井 隆親, 三浦 健人, 山崎 憲政, 尾形 佐和子, 伊藤 大起, 古山 禎大
  • 学会等名: 日本薬理学会年会
• [学会発表] Nanos3を標的としたtriple-target CRISPR法を用いてES細胞由来の精子のみを持つキメラマウスを作出する (2020)
  • 著者名/発表者名: 三浦 健人, 的場 章悟, 廣瀬 美智子, 小倉 淳郎
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] マウスY染色体上遺伝子が関与する性スペクトラム表現型 (2020)
  • 著者名/発表者名: 的場 章悟, 三浦 健人, 尾崎 藍, 田村 勝, 小倉 淳郎
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] 野生由来異種マウスを用いたES細胞の樹立とキメラマウスの作出 (2020)
  • 著者名/発表者名: 持田 慶司, 廣瀬 美智子, 長谷川 歩未, 三浦 健人, 渡邉 奈穂美, 井上 貴美子, 水野 沙織, 吉木 淳, 小倉 淳郎
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] 胎盤に発現するアミノ酸トランスポーター遺伝子Slc38a4のノックアウトマウス胚は胎盤低形成および胎児発育不全を示す (2019)
  • 著者名/発表者名: 的場章悟,中牟田祥子,三浦健人,廣瀬美智子,中牟田信明,小倉淳郎
  • 学会等名: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] 野生由来亜種および異種マウスからのES細胞株樹立の取り組み (2019)
  • 著者名/発表者名: 持田慶司,廣瀬美智子,長谷川歩未,三浦健人,井上貴美子,水野沙織,吉木淳,小倉淳郎
  • 学会等名: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] 胎盤特異的インプリント遺伝子Sfmbt2内のマイクロRNAクラスターのインプリント消失は体細胞クローンマウスの胎盤異常を引き起こす (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上貴美子,越後貫成美,上村悟氏,的場章悟,廣瀬美智子,本多新,三浦健人,羽田政司,百々由希子,長谷川歩未,持田慶司,小倉淳郎
  • 学会等名: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] Triple‐CRISPR技術を用いた胚盤胞置換法の試み (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦健人,的場章悟,廣瀬美智子,本多新,本多新,小倉淳郎
  • 学会等名: 第112回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] マウスY染色体上遺伝子ノックアウトによる性スペクトラム表現型への影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 的場章悟,三浦健人,尾崎藍,小倉淳郎,田村勝
  • 学会等名: 第162回日本獣医学会学術集会
• [備考] 広島大学 原爆放射線医科学研究所 疾患モデル解析研究分野
  • URL: https://shikkan-model.hiroshima-u.ac.jp/index.html
• [備考] 母親ゲノムの記憶が胎児を育む －胎盤と胚発生に重要な刷り込み遺伝子を同定－
  • URL: https://www.riken.jp/press/2022/20220428_1/index.html
• [備考] 理化学研究所 バイオリソース研究センター 遺伝工学基盤技術室
  • URL: https://ja.brc.riken.jp/lab/kougaku/index.html
• [備考] 1世代でES細胞由来の精子のみを持つキメラマウスを作出
  • URL: https://mus.brc.riken.jp/ja/current_tech/oct_2020
• [備考] Conditional surrender in one generation
  • URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33057575/
• [備考] 体細胞クローンマウスの胎盤異常の原因を解明－胎盤の正常な形成に必要な刷り込み型マイクロRNA－
  • URL: https://www.riken.jp/press/2020/20200501_2/index.html
• [備考] 体細胞クローンマウスの胎盤異常の原因を解明
  • URL: https://www.riken.jp/press/2020/20200501_2/index.html
• [備考] 胎盤・胎児の発生に重要なアミノ酸トランスポーターを同定
  • URL: https://www.riken.jp/press/2019/20191008_3/index.html