種々の摂動が初期胚発生速度に与える影響とその補償作用

• 研究領域: 哺乳類初期発生の細胞コミュニティー
• 研究課題/領域番号: 24116708
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山縣 一夫 大阪大学, 微生物病研究所, 特任准教授(常勤) (10361312)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2013年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 初期胚 / マウス / 定量解析 / 発生速度 / イメージング

研究概要

着床前初期胚発生では、最終的な個体発生という目的に向かってさまざまな現象が厳密に制御されながら次々と起きる。それらは互いに原因と結果という関係でつながっているだけでなく、適切なステージ・タイミングで起きて初めて機能すると考えられる。これら一連の現象は複雑かつ精密に入り組んでいるため、いずれか一つにでも異常が起きれば連鎖的に次の異常を誘引し、結果的に発生不全に至ると想像させる。しかし一方で、意外にも初期胚は頑強であり、多少の異常（摂動）を緩衝する能力があり、かつその能力は胚ごとになっており、摂動を乗り越え得た一部の胚が最終的な個体発生に至ると考えられる例が出てきた。そこで本研究では、このような胚の摂動に対する影響や、その不均一性の生物学的な意義を理解することを最終的な目標としながら、本期間中は特に「胚の発生速度」に着目し、これまでに我々が開発してきた初期胚ライブセルイメージング技術をもとにしてそれを定量化する系を作る。その後、胚に何らかの摂動を与え、それに対する発生速度の変化を単一胚ごとに定量化する。相関解析などの統計的手法を用いて、非摂動胚との相違について平均値や分散に着目しながら記述する。これら一連の実験の流れについて摂動内容を変えて繰り返し、それらの結果同士を紡いでゆくことで、ゆくゆくは初期胚における補償作用や不均一性の包括的・俯瞰的理解につなげようと言うものである。平成２４年度は、顕微鏡システムの改良や画像解析アルゴリズムの開発、解析コンピューターの最適化を行うことで、初期胚の発生速度を自動計算できるシステムの構築を行った。平成25年度は、摂動として排卵時のホルモン処理や胚培養時の酸素濃度に変化を与え、それに対する発生速度への影響について解析した。これらの成果については現在論文執筆中である。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Heterochromatin dynamics during differentiation process revealed by the DNA methylation reporter mouse, MethylRO. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda J, et al.
  • 雑誌名: Stem Cell Rep. 巻: In press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Latrunculin A treatment prevents abnormal chromosome segregation for successful development of cloned embryos (2013)
  • 著者名/発表者名: Terashita Y, Yamagata K, Tokoro M, Wakayama S, Li C, Sato E, Tanemura K, Wakayama T.
  • 雑誌名: Plos One 巻: 8 号: 10 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0078380
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetically encoded system to track histone modification in vivo. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuko Sato, Masanori Mukai, Jun Ueda, Michiko Muraki, Timothy J. Stasevich, Naoki Horikoshi, Tomoya Kujirai, Hiroaki Kita, Taisuke Kimura, Seiji Hira, Yasushi Okada, Yoko Hayashi-Takanaka, Chikashi Obuse, Hitoshi Kurumizaka, Atsuo Kawahara, Kazuo Yamagata, Naohito Nozaki and Hiroshi Kimura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 2436-2436
  • DOI: 10.1038/srep02436
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-term Live-cell Imaging of Mammalian Preimplantation Development and Derivation Process of Pluripotent Stem Cells from the Embryos. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamagata, K. and Ueda, J.
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ 巻: 55 号: 4 ページ: 378-389
  • DOI: 10.1111/dgd.12048
  • NAID: 40019734964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving spinning disk confocal microscopy by preventing pinhole cross-talk for intravital imaging. (2013)
  • 著者名/発表者名: Togo Shimozawa et al.
  • 雑誌名: Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 110 号: 9 ページ: 3399-3404
  • DOI: 10.1073/pnas.1216696110
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4D imaging reveals a shift in chromosome segregation dynamics during mouse pre-implantation development. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamagata K
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 12 号: 1 ページ: 157-165
  • DOI: 10.4161/cc.23052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Offspring from mouse embryos developed using a simple incubator-free culture system with a deoxidizing agent. (2012)
  • 著者名/発表者名: Itoi F, Tokoro M, Terashita Y, Yamagata K, Fukunaga N, Asada Y, Wakayama T
  • 雑誌名: Plos One 巻: 7 号: 10 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0047512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Latrunculin A can improve the birth rate of cloned mice and simplify the nuclear transfer protocol by gently inhibiting actin polymerization. (2012)
  • 著者名/発表者名: Terashita Y, Wakayama S, Yamagata K, Li C, Sato E, Wakayama T.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 86 号: 6 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1095/biolreprod.111.098764
  • 査読あり
• [学会発表] Abnormal chromosome segregation at early cleavage is a major cause of the full-term developmental failure of mouse clones. (2013)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: The 10th NIBB-EMBL Symposium 2013, Quantitative Bioimaging
  • 発表場所: 岡崎基礎生物学研究所コンファレンスセンター
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] 哺乳動物初期胚卵割時における染色体分配異常について (2012)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 遺伝研研究会「染色体ドメインの形成と機能発現機構」
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所
  • 年月日: 2012-10-18
  • 招待講演
• [学会発表] ＥＳ細胞のできるまで (2012)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第105回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 筑波大学 大学会館
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] マウス体細胞クローンの低成功率は、初期卵割時の染色体分配異常に起因する (2012)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第30回日本受精着床学会総会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（グランキューブ大阪）
  • 年月日: 2012-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] 哺乳動物初期胚の質を定量的に見る（Quantification of embryo quality） (2012)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2012-05-29
  • 招待講演
• [学会発表] ライブセルイメージングによる初期胚発生核ダイナミクスの可視化（Visualization of nuclear dynamics of preimplantation development by live-cell imaging.） (2012)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第6回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京一ツ橋学術総合センター
  • 年月日: 2012-05-14
  • 招待講演
• [学会発表] ライブセルイメージングで「卵子の質」を定量化する
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 哺乳類着床前胚の定量生物学
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 招待講演
• [学会発表] ライブセルイメージングで「卵子の質」を評価する
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 日本受精着床学会第10回ART生涯研修コース
  • 発表場所: ベルサール九段
  • 招待講演
• [学会発表] 初期胚の「質」を定量化することで不妊を知る
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 日本動物学会第84回岡山大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Imaging global epigenetic dynamics during mouse pre-implantation development
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第85回遺伝学会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] ライブセルイメージングで「卵子の質」を評価する
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第31回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • 発表場所: 別府国際コンベンションセンター
  • 招待講演
• [学会発表] 多次元ライブセルイメージングによるヒト1前核胚の評価
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第54回日本哺乳動物卵子学会
  • 発表場所: 学術総合センター