Elucidation of the principle of cellular reprogramming in multicellular organisms

阐明多细胞生物中细胞重编程的原理

基本信息

批准号：
21H02499
负责人：
玉田洋介
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1, 植物と動物の幹細胞化因子を入れ替えて発現させることで、それらの因子が植物と動物において共通に幹細胞化に機能するか解明することを目標に研究を進めた。薬剤処理に応答してiPS細胞誘導因子LIN28、OCT4の過剰発現が誘導されるコケ植物ヒメツリガネゴケ株について、LIN28、OCT4過剰発現による栄養成長期における表現型を観察した。また、LIN28、OCT4以外のiPS細胞誘導因子については誘導過剰発現ヒメツリガネゴケ株の作出を継続した。マウス胎仔線維芽細胞からのレトロウイルスベクターを用いたOCT4、SOX2、KLF4導入による初期化にSTEMINとCSP1を加えることの効果を樹立効率等の観点から評価した結果、明らかな効果はみられなかった。2, 植物幹細胞化因子の機能解析を行い、動物幹細胞化因子の機能との共通点・相違点を解明することを目標に研究を進めた。STEMINがヒメツリガネゴケ幹細胞化におけるクロマチン構造変換に機能するかを検証するために、ヒメツリガネゴケの野生型とSTEMIN遺伝子欠失株の茎葉体と切断葉を用いた単一細胞核RNA-seqとATAC-seqを行い、シーケンスデータの取得に成功した。また、iPS細胞誘導因子と相互作用して多能性関連トランスクリプトーム制御に機能する因子のヒメツリガネゴケオルソログ遺伝子について、さらなる多重破壊株の作出を行った。3, DNA損傷によるヒメツリガネゴケ幹細胞化のメカニズムを明らかにするとともに、動物の細胞初期化にもDNA損傷が機能するか解明する研究を進めた。ヒメツリガネゴケを用いて、DNA損傷によって発現が著しく上昇するDNA修復の鍵因子のプロモーターレポーター株の作出を継続し、実際にDNA損傷によってプロモーター活性が誘導される株を得た。また、１本鎖DNA損傷がマウスiPS細胞のある多能性マーカー遺伝子の発現を促進するという知見を得た。

1. 通过交换植物和动物中干细胞化因子的表达，我们进行了研究，目的是阐明这些因子是否在植物和动物的干细胞形成中普遍发挥作用。我们观察了苔藓植物中国立碗藓 (Physcomitrella sinensis) 中 LIN28 和 OCT4 过度表达导致营养生长期的表型，其中药物治疗诱导 iPS 细胞诱导因子 LIN28 和 OCT4 过度表达。此外，我们继续创建了能够过度表达除 LIN28 和 OCT4 之外的 iPS 细胞诱导因子的 Physcomitrella Physalis 菌株。从建立效率的角度评估使用来自小鼠胎儿成纤维细胞的逆转录病毒载体导入OCT4、SOX2和KLF4而添加STEMIN和CSP1至重编程的效果，没有观察到明显的效果。 2.我们对植物干细胞形成因子进行了功能分析，旨在阐明其与动物干细胞形成因子的异同。为了验证STEMIN是否在Physcomitrella physalis干细胞发育过程中染色质结构转换中发挥作用，我们利用野生型和STEMIN基因缺失株的Physcomitrella medica的芽和切叶进行了单细胞核RNA-seq和ATAC-seq。，成功获取序列数据。此外，我们还为与 iPS 细胞诱导因子相互作用的因子的直系同源基因创建了额外的多重破坏系，并在多能性相关转录组的调节中发挥作用。 3. 除了阐明DNA损伤诱导苔藓转化为干细胞的机制外，我们还进行了研究来阐明DNA损伤是否也在动物细胞重编程中发挥作用。利用苔藓植物Physcomitrella Physalis，我们继续创建了DNA修复关键因子启动子的报告菌株，该因子的表达因DNA损伤而显着增加，并获得了实际上由DNA损伤诱导启动子活性的菌株。我们还发现单链 DNA 损伤促进小鼠 iPS 细胞中某些多能性标记基因的表达。