| 研究課題/領域番号 |
22K09555
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56040:産婦人科学関連
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
本杉 奈美 東海大学, 医学部, 特定研究員 (70465251)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ヒト多能性幹細胞 / lnc RNA XACT / ex vivoモデリング / ヒト初期発生胚モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒト多能性幹細胞は、ヒト初期胚におけるex vivoモデリングツールとして最適な細胞である。近年、幹細胞の自己組織化能を基盤とした高次構造体作製も可能となり、時空間的なヒト発生学解析が可能となりつつある。ヒト初期胚は、サンプルの希少性や倫理的問題から逆遺伝学的なアプローチをとることが困難であり、基本的な発生学的知見が乏しいのが現状である。これまでに、ヒト多能性幹細胞特異的に発現しているlnc RNA XACTが神経細胞および胎盤系列細胞への遺伝子発現制御を担っていることを明らかにした。これらの知見をヒト初期発生胚モデルへ展開し、幹細胞を介したヒト初期胚細胞の細胞系譜への分子機序を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
ヒトの初期胚発生は、サンプルの希少性からex vivoモデリングが必須である。ヒト多能性幹細胞（ES/iPS細胞）は、ヒト初期胚エピブラストに類似した性質を備え、ヒトの初期発生を分子レベルで捉えるのに最適である。ヒト初期胚のex vivoモデリングを介し、原因不明不育症における「胚側」の影響を分子レベルで捉えることは、生殖医療の発展に重要な知見を提供できる。2020年、Moris等はヒト多能性幹細胞の自己組織能と低分子化合物を活用したヒト原腸胚発生モデリングに成功した(Moris et al. Nature. 2020)。これらの結果では、マウスの知見とは異なり、ヒト多能性幹細胞は、胚胎組織への分化能だけでなく、胎盤系列への分化能を備えていることが証明された（Io et al. Cell Stem Cell. 2021）。これまでに、ヒト初期胚特異的発現lnc RNA XACTが多能性幹細胞の分化能に影響し、胎盤系列遺伝子群の発現制御機能があることを発見し、筆頭著者として国際誌に報告している（Motosugi et al. Cell Reports. 2021）。本研究では、XACT遺伝子欠損ヒト多能性幹細胞を用い、GastruloidやBlastoidを作製することでヒト初期胚におけるex vivoモデリングを実施する。XACT遺伝子欠損株とRNA-seq解析や蛍光染色等を組み合わせ、lnc RNAを介した時空間的な発生制御機構を明らかにする。そこで、本研究では、ヒト多能性幹細胞を用いた原腸胚モデリングを介した、初期細胞分化系譜規定の分子メカニズム解明を目指す。
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| 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
本研究では、XACT遺伝子欠損ヒトiPS細胞株を用いて、３Ｄ培養から原腸胚モデリングを実施する。本実験に先立って、我々の研究室が所持するヒト多能性幹細胞を用いて、効率良くGastruloidを作成する系の確立に取り組んだ。既報(Moris et al. Nature. 2020)の条件に、前処理または分化誘導時に使用する低分子化合物の添加量を検討し、作成条件の最適化を行った。その結果、安定して内胚葉、中胚葉、外胚葉の分化マーカーが発現するGastruloidの作出が可能となり、今後に予定している解析への土台が整った。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の解析予定は、XACT遺伝子欠損ヒトiPS細胞株を用いて作成したwhole gastruloidを対象とし、経時的な超解像度レベルでの顕微鏡観察を行い、クロマチンおよび転写因子群の状態の時空間的ダイナミクスの解明を行う。
また、gastruloid作成に用いるnaive化したヒト多能性幹細胞でのRNA-seqを行い、超解像顕微鏡観察との統合解析を行うことで、XACT遺伝子と胎盤組織への分化へ必要な転写ネットワークおよび核内クロマチンダイナミクスの関係解明を目指す。
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