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ヒト多能性幹細胞由来ブラストイド を用いた、試験管内ヒト着床後胚発生モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 22K07886
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52050:胎児医学および小児成育学関連
研究機関東京大学

研究代表者

柳田 絢加  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60906668)

研究分担者 水野 直彬  東京医科歯科大学, 総合研究機構, 助教 (30815642)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワードナイーブ型多能性幹細胞 / ヒト胚発生 / 初期胚 / 着床 / 多能性幹細胞 / 胚発生
研究開始時の研究の概要

ヒトの妊娠・出産率向上へ向けて、ヒト胚発生機構の解明が重要である。しかし、ヒト胚の入手や遺伝子操作が困難なため、ヒトの胚発生機構、特に子宮内の微小空間で進行する着床後の胚発生における分子機構解明は大きく遅れている。そこで、本研究では、ヒト ナイーブ型多能性幹細胞由来のブラストイド(着床前の胚である胚盤胞を模倣した胚盤胞様構)を用い、試験管内でヒト着床後胚発生モデルを構築することを目的とする。本研究が達成されれば、試験管内でヒトの着床後胚発生を継時的に観察、検証可能になり、胚発生機構や着床不全・発生異常の原因解明に繋がると期待できる。

研究実績の概要

ヒトの妊娠・出産率の向上には、ヒト胚発生機構の解明が重要である。しかし、マウス等の実験動物に比べヒト胚の入手や遺伝子操作が困難なため、ヒト胚発生機構の多くは未だ不明な点が多い。特に、子宮内で進行する着床期のヒト胚発生における細胞動態の理解は大きく遅れている。本研究では、多能性幹細胞から作製したブラストイド(着床前の胚である胚盤胞を模倣したヒト胚モデル)を用い、試験管内ヒト着床期胚発生モデルの構築を目指している。
そこでまず、ブラストイドを着床後様胚にin vitroで分化誘導を行うと分化進行に伴いエピブラストあるいは原始内胚葉系列の細胞が消失するという課題に取り組み、ブラストイド作製過程(分化誘導過程)の各ステージにおけるエピブラストと原始内胚葉の細胞数を定量した。その結果、エピブラストあるいは原始内胚葉系列の細胞数の偏りは、原始内胚葉の数の減少が高頻度で生じること。その減少は初期ブラストイドの時点で既に生じていることが明らかになった。そこで、エピブラスト・原始内胚葉への分化・増殖促進候補因子(サイトカイン・阻害剤)をブラストイド誘導時に添加し、ホールマウント免疫染色によりエピブラスト・原始内胚葉の増殖を促進する因子の候補を探索した。さらに候補因子の至適濃度の検討、添加タイミングの詳細な検討を行ない最適な濃度と添加タイミングを絞り込むことができた。また、胚盤胞の3つ目の構成細胞である栄養外胚葉がどのように着床へ向けて準備をしているかヒト胚盤胞の観察を共同研究により行い、極栄養外胚葉が胚盤胞の成熟とともに多層化することを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2022年度より所属先を異動し、2年目の2023年度も引き続き研究環境のセットアップが必要であったが、大学院生、研究員の協力のもと当初予定していた研究内容を遂行することができた。特に、原始内胚葉の数が減少する原因の特定、胚盤胞を構成する他の細胞系列(栄養外胚葉、原始内胚葉)の分化を妨げず原始内胚葉の数を改善する分化誘導条件の最適化が進行した。また、着床の鍵となる栄養外胚葉の変化をヒト胚の観察を通して明らかにできた。さらに、今後の解析へ向けライブイメージング環境の構築、ライブイメージング可能な蛍光レポータを保持した細胞株の樹立も達成した。以上のことから、本研究課題の達成にむけおおむね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

最適化したブラストイドの分化誘導条件を用いて着床後胚様構造への分化誘導を行い、着床後胚様構造の形成効率を形態および各細胞系列特異的な遺伝子に対する蛍光免疫染色により評価する。また、ヒト胚盤胞でみられた着床へむけた栄養外胚葉の多層化がブラストイドにおいても起きているか経時的な観察をもとに検証を行う。現在、ヒト不妊治療における胚盤胞の質は形態をもとに評価されている。良い形態の胚盤胞と悪い形の胚盤胞を比較したところ、悪い形の胚盤胞では原始内胚葉の数が少ないとの報告がある。そこで、ブラストイドを原始内胚葉の数によりグループ分けし、着床あるいはその後の分化に違いがあるか検証を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Cambridge University/The University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Exeter(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Cambridge University/Exeter University(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Mechanisms to Prepare Human Polar Trophectoderm for Blastocyst Implantation2023

    • 著者名/発表者名
      Corujo-Simon Elena、Bates Lawrence、Yanagida Ayaka、Jones Kenneth Alan、Clark Stephen、von Meyenn Ferdinand、Reik Wolf、Nichols Jennifer
    • 雑誌名

      CellPress Sneak Peek

      巻: -

    • DOI

      10.2139/ssrn.4608532

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Plakoglobin is a mechanoresponsive regulator of na?ve pluripotency2023

    • 著者名/発表者名
      Kohler Timo N.、De Jonghe Joachim、Ellerman Anna L.、Yanagida Ayaka、Herger Michael、Slatery Erin M.、Fischer Katrin、Mulas Carla、Winkel Alex、Ross Connor、Bergmann Sophie、Franze Kristian、Chalut Kevin、Nichols Jennifer、Boroviak Thorsten E.、Hollfelder Florian
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell surface fluctuations regulate early embryonic lineage sorting2022

    • 著者名/発表者名
      Yanagida Ayaka、Corujo-Simon Elena、Revell Christopher K.、Sahu Preeti、Stirparo Giuliano G.、Aspalter Irene M.、Winkel Alex K.、Peters Ruby、De Belly Henry、Cassani Davide A.D.、Achouri Sarra、Blumenfeld Raphael、Franze Kristian、Hannezo Edouard、Paluch Ewa K.、Nichols Jennifer、Chalut Kevin J.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 185 号: 5 ページ: 777-793.e20

    • DOI

      10.1016/j.cell.2022.01.022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-throughput total RNA sequencing in single cells using VASA-seq2022

    • 著者名/発表者名
      Salmen Fredrik、De Jonghe Joachim、Kaminski Tomasz S.、Alemany Anna、Parada Guillermo E.、Verity-Legg Joe、Yanagida Ayaka、Kohler Timo N.、Battich Nicholas、van den Brekel Floris、Ellermann Anna L.、Arias Alfonso Martinez、Nichols Jennifer、Hemberg Martin、Hollfelder Florian、van Oudenaarden Alexander
    • 雑誌名

      Nature Biotechnology

      巻: 40 号: 12 ページ: 1780-1793

    • DOI

      10.1038/s41587-022-01361-8

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Elucidating primate early embryo development using pluripotent stem cells2023

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Yanagida
    • 学会等名
      第46回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell surface fluctuations regulate early embryonic lineage sorting2023

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Yanagida
    • 学会等名
      第75回 日本細胞生物学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 再構成胚を用いた霊長類の原始内胚葉の分化・増殖機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木 伊織, 平松 竜司, 金井 克晃, 柳田 絢加
    • 学会等名
      第166回 日本獣医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Capturing early human embryo development in vitro2023

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Yanagida
    • 学会等名
      SY-Stem
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cell surface fluctuations regulate early embryonic lineage sorting2023

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Yanagida
    • 学会等名
      The75th annual meeting of the Japanses Society for Cell Biology
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell surface fluctuations regulate early embryonic lineage sorting2022

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Yanagida
    • 学会等名
      Japaese Soceiety for quantitative biology, 10th annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Capturing early human embryonic development using pluripotent stem cells2022

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Yanagida
    • 学会等名
      he 45th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] ヒトの体が作られるメカニズムを探求する(UTokyo FOCUS)

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/features/z0508_00042.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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