マウス着床初期胚におけるナノグ遺伝子のリプログラミング機能

• 研究領域: 生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク
• 研究課題/領域番号: 23013014
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 多田 高 京都大学, 再生医科学研究所, 准教授 (30188247)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,200千円 (直接経費: 6,200千円); 2012年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2011年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
• キーワード: Nanog / リプログラミング / Smad / 転写制御 / エピブラスト

研究概要

背景)ナノグ(Nanog)遺伝子は、未分化細胞の多能性維持に関わる鍵因子として同定され、着床前胚である胚盤胞の内部細胞塊細胞の未分化性維持に必須である。その後、我々の研究から始原生殖細胞の生存維持にも不可欠であり、細胞死から守る働きのあることが明らかになった。ナノグ遺伝子の発現は、胚盤胞内部細胞塊細胞および始原生殖細胞に加えて、着床直後胚のエピブラストでも認められている。しかし、その働きや遺伝子発現の調節機構は不明のまま残されていた。本研究課題は、エピブラストでのナノグ遺伝子の役割を明らかにすることを目的とする。
結果)ナノグ遺伝子をエピブラストの時期特異的に機能阻害する実験系を用いて以下のことが明らかになった。
1)ナノグ遺伝子は着床初期胚の発生に必須である。
2)ナノグ遺伝子機能欠損細胞では、細胞死よりも異常な細胞分化が見られた。
ChlP解析やルシフェレース解析によりナノグ遺伝子の発現調節に関して以下の事が明らかになった。
1)ナノグ遺伝子はOct4/Smad2により発現調節され、着床前胚でのOct4/Sox2/Essrbの発現調節とは異なっている。
2)発現調節のスイッチングは着床直後の胚で起きている。
結論)以上の結果から、エピブラストの発生にナノグ遺伝子は必須不可欠な機能を果たし、その発現調節は胚発生に伴い、Oct4/Sox2型からOct4/Smad2型にスイッチングされることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Different Roles for Tet1 and Tet2 Proteins in Reprogranming-Mediated Erasure of Imprints Induced by EGC Fusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Piccolo, F. M., et al.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 49 号: 6 ページ: 1023-1033
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2013.01.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-renewal and pluripotency acquired through somatic reprograouning to human cancer stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagata, S., et al.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7 号: 11 ページ: e48699-e48699
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0048699
  • 査読あり
• [雑誌論文] REST and its downstream molecule Mek5 regulate survival of primordial gerll cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamura, D., et al.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 372 ページ: 190-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybridization of testis-derived stem cells with somatic cells and embryonic stem cells in Mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehashi, M., Tada, M., Kanatsu-Shinohara, M., Morimoto, H., Kazuki, Y., Oshimura, M., Tada, T. and Shinohara, T
  • 雑誌名: Biol. Reprod 巻: 86(6) 号: 6 ページ: 178-178
  • DOI: 10.1095/biolreprod.112.098988
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome Editing in Pluripotent Stem Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Cheng, L.T., et al
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: (印刷中) 号: 6 ページ: 431-438
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01599.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cure of ADPKD by Selection for Spontaneous Genetic Repair Events in Pkd1-Mutated iPS Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Cheng Li-Tao
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 2 ページ: e32018-e32018
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0032018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybridization of testis-derived stem cells with somatic and embryonic stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehashi, M., et al
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cure of ADPKD by Selection for Spontaneous Genetic Repair Events in Pkd1-Mutated iPS Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Cheng, L.T., et al
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human and Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Are Differentially Reprogrammed in response to Kinase Inhibitors (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirano, K., et al
  • 雑誌名: Stem Cells and Development 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human and Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Are Differentially Reprogrammed in response to Kinase Inhibitors (2011)
  • 著者名/発表者名: 平野邦生
  • 雑誌名: Stem Cells and Development 巻: (印刷中) 号: 8 ページ: 1287-1298
  • DOI: 10.1089/scd.2011.0283
  • NAID: 120004247259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sox2 expression effects on direct reprogramming efficiency as determined by alternative somatic cell fate (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., et al
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 6 ページ: 177-186
  • 査読あり
• [学会発表] マウスiPS細胞を用いた常染色体優性多発性嚢胞腎の治療モデル (2012)
  • 著者名/発表者名: 多田高
  • 学会等名: 第12回PKD研究会
  • 発表場所: 品川プリンスホテル(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] マウスiPS細胞を用いた常染色体優性多発性嚢胞腎の治療モデル (2012)
  • 著者名/発表者名: 程李涛, 他
  • 学会等名: 第55回日本腎臓学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県)(招待講演)
• [学会発表] The Function and Expression Regulation of Nanog in Mouse Epiblast (2012)
  • 著者名/発表者名: Sun, L. T., et al.
  • 学会等名: 「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネツトワーク」第五回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学医学部構内芝蘭会館(京都府)
• [学会発表] Self-renewal and Pluripotency Acquired through Somatic Reprogramming to Hunan Cancer Stem Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: 辰田翔伍, 他
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場(福岡県)
• [学会発表] マウスiPS細胞におけるPkd1遺伝子の遺伝的異常の自発的正常化 (2011)
  • 著者名/発表者名: Cheng, L.T., et al
  • 学会等名: 第44回日本発生生物学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
• [学会発表] リン酸化阻害剤によるヒトとマウスiPS細胞での異なるリプログラミング運命 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平野邦生, 他
  • 学会等名: 日本遺伝学会第83回大会
  • 発表場所: 京都大学農学部農学部総合館(京都府)
• [学会発表] Human and Mouse Induced Pluripotent Stem Cells Are Differentially Reprogrammed in response to Kinase Inhibitors (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirano, K., et al
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
• [学会発表] The Function and Expression Regulation of Nanog in Mouse Epiblast (2011)
  • 著者名/発表者名: Sun, L.T., et al
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
• [図書] Epigentic reprogrammimg of somatic nuclei via cell fusion. In "Principle of Cloning, 2nd edition" edited by Jose Cibelli, et al. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tada, T., et al.
  • 出版者: Academic Press (USA)(in press)
• [図書] Targeted chromosome elimination from ES-somatic hybrid cells. In "Principle of Cloning, 2nd edition" edited by Jose Cibelli, et al. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirano, K., et al.
  • 出版者: Academic Press (USA)(in press)
• [図書] 増刊幹細胞「進展する幹細胞のサイエンスから再生医療へ」:ヒトとマウスiPS細胞の共通性と相違点 (2012)
  • 著者名/発表者名: 多田高
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 増刊幹細胞「進展する幹細胞のサイエンスから再生医療へ」:ヒトとマウスiPS細胞の共通性と相違点 (2012)
  • 著者名/発表者名: 多田高
  • 出版者: 羊土社(印刷中)
• [図書] Cell Fusion-mediated Nuclear Reprogramming. In "Nuclear Reprogramming and Stem Cells" (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirano, K., et al
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: Humana Press (USA)
• [図書] Nuclear Reprogramming and Stem Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ainscough, J., et al
  • 総ページ数: 332
  • 出版者: Humana Press (USA)
• [図書] 別冊;次世代iPS医療、医学のあゆみ、239巻14号:ヒトiPS細胞の迅速な初期神経細胞分化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田高
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 医歯薬出版
• [備考] 京都大学 再生医科学研究所 幹細胞加工研究分野
  • URL: http://www.frontier.kyoto-u.ac.jp/es03/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.frontier.kyoto-u.ac.jp/es03/index.html