Generation of high quality iPS cells using totipotent-cell specific genes

使用全能细胞特异性基因生成高质量 iPS 细胞

基本信息

批准号：
21J14886
负责人：
原口大生
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Nagahama Institute of Bio-Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14886/
关键词：
幹細胞 iPS細胞 ES細胞 Pramef12 Wnt/β-catenin リプログラミング beta-catenin

项目摘要

iPS細胞は、着床前胚から樹立されたES細胞と同等の分化能を有することから再生医療への応用が期待されている。しかし、最近の研究から核移植ES細胞は、iPS細胞よりES細胞に近いメチル化状態や遺伝子発現を示すことが明らかにされている。これらのことから、卵子に含まれる多数の因子でリプログラミングしたiPS細胞の方が、4個の転写因子（Oct3/4, Klf4, Sox2, c-Myc : OKSM ）でリプログラミングしたiPS細胞よりも品質が高くなると考えられている。本研究では、全能性を有する初期の着床前胚に特異的に発現する遺伝子群（全能性細胞特異的遺伝子）を用いて、iPS細胞の質を改善することを目的とした。これらの遺伝子は、ES細胞やiPS細胞では発現していないことから、iPS細胞の誘導過程で機能する可能性が高いと考えられる。そこで、OKSMに加えて全能性細胞特異的遺伝子をiPS細胞が誘導される初期段階に一過的に発現させた場合と継続的に発現させた場合におけるiPS細胞の樹立効率を検討した。その結果、全能性細胞特異的遺伝子の中でPramef12はリプログラミング初期に一過的に発現させた場合においてのみ、iPS細胞の誘導効率が上昇することが明らかとなった。また、Pramef12をリプログラミング初期に一過的に発現させた場合においてのみ、分化能が高い多能性幹細胞の指標となるDppa4、Nanog、Dlk1、およびGtl2の発現が顕著に増加することが明らかとなった。さらに、Pramef12をリプログラミング初期に一過的に発現させた場合においてのみ、解糖系関連遺伝子や酸化的リン酸化関連遺伝子、間葉-上皮移行関連遺伝子をリプログラミング過程早期から増加することも明らかとなった。そして、Pramef12はWnt/β-catenin シグナル経路に関するタンパク質と細胞質において結合することが示唆された。今後、Pramef12の機能解析と他の全能性細胞特異的遺伝子を用いて作製したiPS細胞の質について検討する予定である。

由于IPS细胞具有与植入前胚胎建立的ES细胞相同的分化能力，因此预计它们将应用于再生医学。然而，最近的研究表明，核转移的ES细胞比IPS细胞表现出甲基化和基因表达更接近ES细胞。从这些原因来看，据信，通过卵中包含的许多因素重编程的IPS细胞比用四个转录因子重编程的IPS细胞（OCT3/4，KLF4，SOX2，C-MYC：OKSM）更高。在这项研究中，我们旨在使用一组在早期植入前胚胎（tompotent细胞特异性基因）中表达的一组基因来提高IPS细胞的质量。由于这些基因在ES细胞或IPS细胞中未表达，因此它们可能在IPS细胞的诱导过程中起作用。因此，除OKSM外，我们还研究了当在诱导IPS细胞的早期阶段及时表达tom源细胞特异性基因并连续表达时，我们还研究了IPS细胞的效率。结果，只有在pramef12在pramef12的早期阶段暂时表达时，iPS细胞的诱导效率才会提高。此外，只有在重编程的早期暂时表达pramef12时，才能显着增加。此外，已经揭示了糖酵解，氧化性磷酸化相关的基因和间质 - 上皮过渡相关基因仅在重编程的早期阶段就增加了重新编程的早期阶段，而在重编程的早期阶段则以短暂表达。然后建议pramef12在细胞质中与与Wnt/β-catenin信号通路相关的蛋白质结合。将来，我们将研究PrameF12的功能分析以及使用其他质子细胞特异性基因产生的IPS细胞的质量。