in vitro着床モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号	22K09562
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56040:産婦人科学関連
研究機関	国立研究開発法人理化学研究所
研究代表者	阿部高也国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (10720609)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円) 2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 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	In vitro着床モデル / マウス初期胚 / in vitro着床モデル / 着床前後 / 胚培養 / 子宮組織
研究開始時の研究の概要	ヒトやマウスの初期発生において、着床はその後の胎盤形成に関わる非常に重要な発生過程の一つである。しかし、母体内で起きるこれらの現象を直接観察することは難しく、着床前後の胚と子宮間のシグナル伝達や分化メカニズムなど明らかにされていないことが多く残されている。この問題を解決するため、本計画ではマウスを用いて1)着床前後の胚培養と2)擬似子宮組織の三次元培養を確立する。これらを用いて擬似子宮組織で胚が上皮に接着し、胚周辺の間質細胞が脱落膜化する現象を再現させることを目指す。このin vitro着床モデルを用いることで、着床時期の関連因子や細胞動態を細胞レベルで解析することが可能となる。
研究実績の概要	これまでマウス交配後3.5日目(E3.5)に胚盤胞期胚を回収して、着床後(E6.0)胚までの胚培養を試みてきたが、発生率が10%未満であり培養効率を改善することが課題である。そこで胚の回収する時期について検討した。E3.5は初期胚盤胞期であり、胚は透明体と呼ばれる透明な殻に覆われた状態である。母体内ではE3.5-4.0に透明体からハッチ(孵化)してE4.5日目ごろに子宮内膜に着床する。ハッチングできない胚は着床することができないが、培養下ではハッチング効率が6割程度である。一方、ハッチングしているE4.5は胚を回収することは可能であるが、すでに着床しているものも多く、胚の回収率も著しく下がる。また着床をin vitroで観察するには適していない。ハッチング効率を上げるために酸性タイロード処理をして透明体を溶かす方法もあるが、人工的な処理は胚の発生に影響を与える可能性があるので、回収する時期をE3.5から遅くする検討を行った。E3.5以降はmural側(ICMと反対側)のtrophectoderm cellsのCdx2の発現が下がるなど遺伝子発現の変化が見られる時期であり、多くはハッチングしていないが、既にハッチングしている胚もあるが、まだ着床はしていない。これによりハッチング効率は9割ほどに改善することができた。しかしながら、ハッチング後の培養効率は改善する必要があり、子宮内膜の環境模擬するためにゲルの材料など最適化を進めている。また、子宮環境をin vitroで再現する別の方法として子宮上皮細胞と共培養する方法も検討している。さらに、培養化での指標となる分化マーカーと初期の脱落膜化領域で発現するマーカー遺伝子レポーターを樹立して評価を進めた。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 3: やや遅れている理由分化マーカーと初期の脱落膜化領域(PDZ: Primary Decidual Zone)で発現するマーカー遺伝子レポーターの樹立を進めているが、これまでに作製したマウスでは蛍光強度が弱くレポーターとして機能するものは樹立に至っていない。
今後の研究の推進方策	着床後胚様に培養に成功した胚では分化マーカー遺伝子発現がin vivo胚を反映しており、培地は分化に十分な条件であることが示されているため、培養下での胚の細胞外環境、例えばゲルの強度といった外的要因を検討する。ノックインする遺伝子座や蛍光タンパク質を変更して、レポーターマウスの樹立を引き続き進める。