初期胚における染色体動態不均一性の定量化

• 研究領域: ゲノムアダプテーションのシステム的理解
• 研究課題/領域番号: 25125712
• 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): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円); 2014年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 染色体安定性 / 着床前初期胚 / ライブセルイメージング / 定量化 / 不均一性 / 初期胚 / マウス / 染色体分配

研究実績の概要

着床前初期胚発生では、1つの細胞を数日の間に100個近くまで増殖させる。その間、確実な個体発生を保障するべく、遺伝情報は正確に複製・分配されると考えられてきたが、近年の研究から必ずしもそうではないことが明らかになってきた。申請者は、独自に開発したライブセルイメージング技術を用いて、マウスやサルの初期卵割時の染色体分配を観察してきた。その結果、健康個体の通常受精胚でさえ多くの胚で異常な染色体動態が観察された。興味深いことに、近交系マウスを用いた解析では個々の胚は遺伝的に均一であるにも関わらず染色体分配に異常を示す胚は一部であり、培養条件への摂動によりその割合は増えても正常なものは存在した。以上から申請者は、初期胚はストレスや加齢など外的環境変化に対しても確実に産仔を保障するため、例えゲノムが同一でも敢えて性質を不均一にさせることで一部の胚を生き残らせて遺伝情報の継承を確約しているのではないかと着想した。本研究の最終的なねらいは上記の仮説を検証することであるが、まずこの申請では、染色体分配という最も生存に直結する現象に関して、「初期卵割時の染色体動態を定量化する技術を完成」し、それを用いて「胚の不均一性を数値として表す」ことを目的とした。平成25年度は、共焦点ユニットのスピニングディスクを変更し、合わせてカメラの解像度を4倍向上させることで、生きたまま卵割期胚のM期染色体1本1本を識別できるほどに画像・時間分解能を向上させた顕微鏡システムを構築することに成功した。また、そのシステムを用いてヒト卵割期胚の長時間高解像イメージングに成功した。平成26年度は、前年度に構築したシステムを用いて得られた画像から自動的に染色体を認識させるアルゴリズムの開発を行った。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Early Development of Cloned Bovine Embryos Produced from Oocytes Enucleated by Fluorescence Metaphase II Imaging Using a Conventional Halogen-Lamp Microscope. (2015)
  • 著者名/発表者名: .Iwamoto D, Yamagata K, Kishi M, Hayashi-Takanaka Y, Kimura H, Wakayama T, Saeki K.
  • 雑誌名: Cell Reprogram 巻: 17 号: 2 ページ: 106-114
  • DOI: 10.1089/cell.2014.0086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stella preserves maternal chromosome integrity by inhibiting 5hmC-dependent gammaH2AX accumulation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakatani et al.
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 16 号: 5 ページ: 582-589
  • DOI: 10.15252/embr.201439427
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of epigenetic modifications in preimplantation embryos. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura H, Yamagata K.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1222 ページ: 127-47
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-1594-1_10
  • ISBN: 9781493915934, 9781493915941
• [雑誌論文] Improved and robust detection of cell nuclei from four dimensional fluorescence images. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bashar MK, Yamagata K, Kobayashi TJ.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 号: 7 ページ: e101891-e101891
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0101891
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heterochromatin dynamics during the differentiation process revealed by the DNA methylation reporter mouse, MethylRO. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueda J, Maehara K, Mashiko D, Ichinose T, Yao T, Hori M, Sato Y, Kimura H, Ohkawa Y, Yamagata K.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 2 号: 6 ページ: 910-924
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2014.05.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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
• [学会発表] Visualization of Dynamics of Methylated DNA in living cell and animal. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Yamagata
  • 学会等名: International Symposium on Bio-imaging and Gene Targeting Sciences in Okayama
  • 発表場所: 岡山大学創立五十周年記念館 金光ホール
  • 年月日: 2015-02-15
  • 招待講演
• [学会発表] メチローマウスで動くメチル化DNAを追う (2015)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 平成26年度基礎生物学研究所重点共同利用研究「哺乳類着床前胚の発生動態解析システムの構築とその応用」公開研究会
  • 発表場所: 基礎生物学研究所
  • 年月日: 2015-01-19
  • 招待講演
• [学会発表] 初期胚の高精細イメージングで見えてくるもの (2014)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第59回本生殖医学会学術講演
  • 発表場所: 京王プラザホテル
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] メチローで 動くメチル化ＤＮＡを追う (2014)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • 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 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第66回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] Quantification of embryo quality by live-cell imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Yamagata
  • 学会等名: 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター WINC AICHI
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
  • 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 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫
  • 学会等名: 第55回日本卵子学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-18
  • 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