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2011 年度 実施状況報告書

先天性ゲノムインプリント異常症に関与するアレル特異的メチル化領域の同定

研究課題

研究課題/領域番号 23710223
研究機関東北大学

研究代表者

樋浦 仁  東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70451523)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード生殖補助医療 / インプリント
研究概要

本研究では、生殖細胞系列のエピゲノム基盤として、網羅的にメチル化インプリント領域(DMR)を同定し、ヒト生殖補助医療(ART )がゲノムインプリンティング(GI)機構に与える影響について明らかにすることを目的とする。マウスADS 及びPDS 細胞を用いた網羅的DMR の解析から得られた候補領域より、未知のDMR を同定し、GI 遺伝子とGI 領域の分子機構について明らかにする。さらに、新規DMR 領域および既知DMR の構造と機能の保存性について、ヒト-マウス間で比較ゲノム解析を行う。また、ヒトART に用いる精子、ART 治療を受けた流産産物と出生児のメチル化インプリントについて、異常の頻度、程度、影響を受けやすいGI遺伝子について解析する。本年度は、ヒト網羅的インプリント領域(DMR)の解析を行なった。まず、マウスADS, PDS 細胞を樹立し、whole-genome Tiling array と抗メチル化シトシン抗体によるMeDIP-on-chip 法により、網羅的なDMR の検索を行い、およそ450の候補領域を単離した。その候補領域について、成熟過程にある精子、卵子、胚盤胞、胎児組織のDNA を用い、Bisulfite-PCR 法でDMR を確認し、新規DMRを含む、22領域を明らかにした。また、この領域内に含まれるDNA多型も明らかにした。また、精子サンプルは、150例以上収集し、22領域のメチル化の正確な解析をBisulphite-polymorphic PCR methylation assayを用いて行なっている。

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

DNA多型を含むメチル化解析を応用する事で、正確なメチル化インプリントの解析が可能となり、信頼のおける成果が得られる。この発見に関しては、特許出願予定である。また、不妊症男性精子の収集は、目標どおりに行なわれた。

今後の研究の推進方策

さらに、症例数を増やし、ヒト男性精子のインプリント異常について、網羅的な解析を正確に行い、その異常の頻度、程度、影響を受けやすい領域を明らかにする。また、異常のパターン分類により、DNAメチル化異常の発症メカニズムについて、総合的に検討する。さらに、メチル化基質合成酵素遺伝子(MAT2A)とメチル化酵素遺伝子(DNMT1, DNMT3A, DNMT3L)の遺伝子変異について解析する。

次年度の研究費の使用計画

1.メチル化基質合成酵素遺伝子(MAT2A)とメチル化酵素遺伝子(DNMTs)の解析:(1)メチル化インプリントの異常を呈す精子あるいは患者血液DNAを用い、MAT2Aおよび DNMT1,3A,3L遺伝子の遺伝子変異について解析する。DNMT3Aは転写領域に設定した16対のプライマーセットを用い、PCR-SSCP法で電気泳動を行う。バンドに変異を認めた領域については、クローニングし、全塩基配列を決定する。同様にDNMT3Lは8対のプライマーセットを用いる。(2)プロモーター領域のメチル化の解析;精子検体のDNAを用いて、MAT2A, DNMT1およびDNMT3A,3L遺伝子のプロモーター領域のメチル化の解析をBS―PCR法で行う。(3)(1)、(2)で見つかった変異は遺伝子変異プラスミドをPCRで作成し、COS-7細胞にトランスフェクションする。メチル化の基質(S-アデノシル-L-メチオニン)を添加して、Luciferase assay法を用い、遺伝子発現の変化を定量化する。また、変異の配列特異性により、結合蛋白や関連因子を類推する。2.精子のメチル化インプリント異常のリスクと発症機序に関する検討:精子形態を細分類し、精子の形態学的特徴とゲノムインプリント異常の関連性について解析する。また、(食)生活習慣などの患者情報を基に、その影響について栄養素の量依存性について、特にメチル化基質である葉酸、ビタミンB6に注目し、評価する。評価には、多変量解析法を用いる。精子にみられるインプリント異常のパターン分類より、発症メカニズム(獲得、維持、消去)について明らかにする。その際、MAT2A, DNMT1、DNMT3A及びDNMT3L遺伝子の変異や機能解析の結果や精子の形態学的特徴を参考にする。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Re-investigation and RNA sequencing-2012

    • 著者名/発表者名
      Okae H, Hiura H, Nishida Y, Arima T et al
    • 雑誌名

      Hum Mol Genet

      巻: 10 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/hmg/ddr488

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aberrant DNA Methylation of Imprinted2012

    • 著者名/発表者名
      Arima T, Okae H, Hiura H et al
    • 雑誌名

      INTECH

      巻: 29 ページ: 183-192

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role for piRNAs and non-coding RNA in de novo2011

    • 著者名/発表者名
      Watanabe T, Tomizawa S, Hiura H, Arima T et al.
    • 雑誌名

      Science.

      巻: 332 ページ: 848-852

    • DOI

      10.1126/science.1203919

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessing loss of imprint methylation in2011

    • 著者名/発表者名
      Sato A, Hiura H, Arima T et al
    • 雑誌名

      Fertil and Steril

      巻: 95 ページ: 129-134

    • DOI

      10.1016/j.fertnstert.2010.06.076

    • 査読あり
  • [図書] 産婦人科の実際2011

    • 著者名/発表者名
      有馬隆博、樋浦仁、岡江寛明、佐藤晶子、宮内尚子、阿部千鶴、林千賀
    • 総ページ数
      741-750
    • 出版者
      金原出版株式会社
  • [図書] 助産雑誌2011

    • 著者名/発表者名
      有馬隆博、樋浦仁、岡江寛明、佐藤晶子、宮内尚子
    • 総ページ数
      11-11
    • 出版者
      医学書院
  • [図書] 癌と化学療法2011

    • 著者名/発表者名
      有馬隆博、樋浦仁、岡江寛明、宮内尚子、佐藤芙美
    • 総ページ数
      1745-1749
    • 出版者
      癌と化学療法社
  • [図書] 卵子学2011

    • 著者名/発表者名
      有馬隆博、樋浦仁、岡江寛明、佐藤晶子、宮内尚子
    • 総ページ数
      122-131
    • 出版者
      京都大学学術出版会

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公開日: 2013-07-10  

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