| 研究領域 | 全能性プログラム：デコーディングからデザインへ |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05758
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
小倉 淳郎 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 室長 (20194524)
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| 研究分担者 |
日野 敏昭 旭川医科大学, 医学部, 助教 (10550676)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| キーワード | 全能性 / ゲノム再プログラム化 / 核移植クローン / 受精 / 胎盤 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、核移植クローンを通じた全能性エピゲノムの理解を目指し、以下の２つの実験を行った。それぞれゲノム編集によりヘテロにノックアウトしたドナー細胞を用いた核移植により遺伝子発現を正常化したクローン胚を作出し、その発生能の解析および次世代シーケンサーなどを用いた全エピゲノム状態を調査した。
①母方ヘテロKOを用いてIG-DMRを正常化することにより、Dlk1 など複数のcoding遺伝子だけでなく、Mirg領域にある大規模なmicro(mi)RNA群の発現も正常化し、そのターゲット遺伝子も含めた多くの遺伝子の発現を正常化すると期待される。今年度、この IG-DMR を正常化したクローン胚のn数を増やし、解析を行ったが、クローン産子の出生率および胎盤形成の正常性は改善しなかった。その結果、IG-DMRのみでなく、その周囲におよびエピゲノム変化が生じていることが示唆された。実際に、この領域が関係すると思われる Placenta only の胎盤を解析したところ、父方母方にかかわらず、すべての遺伝子の発現が低下しており、IG-DMR を含む Dlk1-Dio3 領域全体がヘテロクロマチン化していることが示唆された。今後、このヘテロクロマチン化の原因および改善を試みる予定である。
②クローン胚では、H3K27me3依存性の胎盤特異的刷込み遺伝子でloss of imprinting (LOI)が生じ、両アレル性の発現（高発現）が生じていることが明らかになっっている。これまで解析したSfmbt2、Slc38a4、Gab1、Smoc1、およびSfmbt2内のmiRNAクラスターの計5つの遺伝子以外に残されていたSmoc1およびPhf17の母方KO を用いてクローンを行ったが、胎盤の表現型は変化がなかった。よって、この２遺伝子はクローン胎盤の異常には関係していないことが示唆された。
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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
これまでに、クローン胚の発生に影響するエピジェネティクス異常としてH3K27me3の Loss of Imprintingによる Sfmbt2 miRNA の過剰発現（両アレル性発現）を同定し、その正常化によるクローン効率の向上および胎盤形成異常の改善に成功しており、論文化も行った。特にマウスクローンにおける胎盤形成異常（巨大化）は、最初の報告以来20年以上にわたる大きな謎であった。この少なくとも1つの原因を特定できたことは、今後の哺乳類のクローン技術の改善のみならず、本領域でも課題としている胎盤形成のエピジェネティクスの解明に貢献していくことと期待される。また、もう一つの謎である胎盤のみの発生 (placenta only）は、父方刷り込み領域である IG-DMR が関与していると推測されたが、IG-DMRのみでなく、それが支配する全領域（Dlk1-Dio3）がヘテロクロマチン化をしている傍証をえることができた。以上より、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までに、核移植クローンを通じた全能性エピゲノムの理解を目指し、IG-DMRおよびH3K27me3依存性の胎盤特異的刷込み遺伝子の２つの研究を行ってきた。
前者については、IG-DMR DNAメチル化状態を正常化した後も、クローン産子の出生率および胎盤形成の正常性が改善せず、一方でIG-DMRが支配する全領域（Dlk1-Dio3）がヘテロクロマチン化をしている傍証をえることができたことから、この原因を明らかにし、改善することをめざす。
後者については、これまでにSfmbt2 miRNA の発現正常化によって胎盤の形成異常（巨大化）を改善させ、出生率も3％から7％へ改善し、さらに残りの遺伝子もほぼ解析が終わったことから、この課題はほぼ終了と考えている。一方、これらのcoding 遺伝子のうちSfmbt2やGab1 などでは、発現アレルである父方アレルを KO すると、補償的に母方アレルが発現する現象がある。これは通常の刷込み遺伝子にはみられない現象であるが、本年度は本格的に進めることができなかったので、今後、そのメカニズムを明らかにしたい。
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