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加齢により変化し次世代表現型に影響を与える精子ヒストン修飾の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20J22054
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分44020:発生生物学関連
研究機関東北大学

研究代表者

舘花 美沙子  東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード父加齢 / 自閉症 / エピゲノム / ヒストン修飾 / DNAメチル化 / マイクロRNA / 加齢 / 精子 / アデノ随伴ウイルス
研究開始時の研究の概要

これまでに、ヒストン修飾は加齢により精子形成過程や成熟精子で変化することを見出したが、これらのヒストン修飾変化が次世代の表現型へ影響する「原因」となりうるのかは明らかでない。本研究では、AAV等を用いた精巣内でのヒストン修飾酵素遺伝子のノックダウンや過剰発現を行い、雄性生殖細胞特異的に加齢型のヒストン修飾を誘導した精子に由来する仔マウス個体の初期胚発生や脳構築等の次世代の表現型を検証する。また並行して、CRISPR-Casシステムを利用し、特定の遺伝子領域のヒストン修飾を編集する。これらにより、雄性生殖細胞のヒストン修飾の変化による次世代の表現型異常につながる分子メカニズムの同定を目指す。

研究実績の概要

本研究では、精巣内でのヒストン修飾酵素遺伝子の機能欠損もしくは機能増強を行うことにより生殖細胞特異的にヒストン修飾の加齢型変異を誘導するために、アデノ随伴ウイルス(AAV)を用いて精巣内で生殖細胞特異的にターゲット遺伝子の発現を制御する方法を確立することを試みた。その結果、作製したAAVを精細管へインジェクションすることによって、精巣内の細胞に感染させることに成功した。しかし、精巣内の体細胞への強い感染は確認されたものの、生殖細胞への高い感染率は得られず、当初の目的であった生殖細胞特異的なヒストン修飾酵素遺伝子の制御はできなかった。生殖細胞への感染率の向上が今後の課題である。
また、神経発生に重要であり種々の分子と複合体を作りエピゲノムの変化ももたらす転写抑制因子REST/NRSFについて、ゲノム編集により標識タグを導入したマウスを用いて精巣での局在を確認し、加齢による変化について解析を行った。その結果、加齢マウスの精巣ではREST/NRSFの発現期間に変化がみられる可能性を発見した。同時に、加齢によりアポトーシスのシグナルが増加していることも確認した。
さらに、精子から抽出したRNAをマイクロアレイにより解析したところ、加齢に伴い細胞死に関連するマイクロRNA(miRNA)の発現が増加していることが明らかになった。そのほか、神経系遺伝子の発現制御に関連するmiRNAも検出された。今後、これらのmiRNAの精巣・精子でのはたらきや、受精卵に持ち込まれた場合の機能などを詳細に検証することが必要となる。
以上の結果から、精巣や精子において、加齢によりいくつものエピゲノム因子が変化していることが明らかとなった。これらがどのように次世代の発達に影響するのかを検証することにより、父親の加齢により発症リスクが上昇する疾患の新たなメカニズムの発見につながると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] POHaDの観点からみる神経発達症発症リスク2023

    • 著者名/発表者名
      舘花 美沙子、大隅 典子
    • 雑誌名

      DOHaD研究

      巻: 11 号: 2 ページ: 52-62

    • DOI

      10.51067/dohad.11.2_52

    • ISSN
      2187-2562, 2187-2597
    • 年月日
      2023-03-31
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regulation of male germline transmission patterns by the Trp53-Cdkn1a pathway2022

    • 著者名/発表者名
      Kanatsu-Shinohara Mito、Naoki Honda、Tanaka Takashi、Tatehana Misako、Kikkawa Takako、Osumi Noriko、Shinohara Takashi
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 17 号: 9 ページ: 1924-1941

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2022.07.007

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transgenerational epigenetic information through the sperm: Sperm cells not just merely supply half of the genome for new life; they also seem to transmit additional information via epigenetic modifications2021

    • 著者名/発表者名
      Osumi, N., Tatehana, M.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 22 号: 8

    • DOI

      10.15252/embr.202153539

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of <scp>REST</scp> expression in the testis using epitope‐tag knock‐in mice generated by genome editing2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Ryuichi、U. Inoue Yukiko、Kikkawa Takako、Tatehana Misako、Morimoto Yuki、Inada Hitoshi、Oki Shinya、Inoue Takayoshi、Osumi Noriko
    • 雑誌名

      Developmental Dynamics

      巻: 251 号: 3 ページ: 525-535

    • DOI

      10.1002/dvdy.417

    • 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] Comprehensive histochemical profiles of histone modification in male germline cells during meiosis and spermiogenesis: Comparison of young and aged testes in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Tatehana M, Kimura R, Mochizuki K, Inada H, Osumi N
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: eCollection 2020 号: 4 ページ: e0230930-e0230930

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0230930

    • 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
  • [学会発表] Expression Changes of REST/NRSF in Spermatogenesis from Neonatal to Adult Murine Testis2022

    • 著者名/発表者名
      Misako Tatehana, John Mains-Sheard, Hitoshi Inada, Takako Kikkawa, Noriko Osumi
    • 学会等名
      DOHaD WORLD CONGRESS 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウス精子形成過程におけるREST/NRSFの発現動態の変化:新生仔から成体まで2022

    • 著者名/発表者名
      舘花美沙子, Mains-Sheard John, 稲田仁, 吉川貴子, 大隅典子
    • 学会等名
      第9回日本DOHaD学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Detailed profiles of histone modification in male germ line cells of young and aged mice2021

    • 著者名/発表者名
      Tatehana, M., Kimura, R., Osumi, N.
    • 学会等名
      The 80th Fujihara Seminar
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウスの雄性生殖系列細胞におけるヒストン修飾の加齢による変化2021

    • 著者名/発表者名
      Tatehana, M., Kimura, R., Osumi, N.
    • 学会等名
      第45回日本女性栄養・代謝学会学術集会/第10回日本DOHaD学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Expression Changes of REST/NRSF in Spermatogenesis from Neonatal to Adult Murine Testis2021

    • 著者名/発表者名
      Mains-sheard, J., Tatehana, M., Inada, H., Kikkawa, T., Kimura, R., Inoue, Y.U., Morimoto, Y., Oki, S., Inoue, T., Osumi, N.
    • 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] マウスの雄性生殖系列細胞におけるヒストン修飾の加齢による変化2020

    • 著者名/発表者名
      舘花美沙子
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マウスの雄性生殖系列細胞におけるヒストン修飾の加齢による変化2020

    • 著者名/発表者名
      舘花美沙子
    • 学会等名
      新学術領域研究「個性」創発脳 第5回領域会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 実験医学2020年4月号2020

    • 著者名/発表者名
      小川 佳宏、伊東 宏晃
    • 総ページ数
      145
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758125307
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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