順遺伝学で同定した新規遺伝子によるマウス・ヒトにおける神経分化制御機構の解明

使用正向遗传学鉴定的新基因阐明小鼠和人类的神经分化控制机制

基本信息

批准号：
21K15011
负责人：
吉田純子
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Nara Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

申請者は、変異に伴いマウスES細胞の分化に異常をきたす機能未知のzinc finger protein（Zfp）遺伝子を同定し、その機能解析を進めてきた。その過程で、本Zfp遺伝子は特に神経分化に重要な機能を果たしていることがわかった。令和４年度は特に１細胞RNA-seqの情報解析に注力した。野生型マウスES細胞および本Zfp遺伝子の変異ES細胞の神経分化誘導前、神経分化後7日目、神経分化後14日目（合計６サンプル）の経時的な1細胞RNA-seq解析の結果から、本Zfp遺伝子の変異ES細胞では胎盤方向へ分化する細胞集団が存在することを突き止めた。現在、さらにtrajectory解析を行うことによって、野生型には存在しない遺伝子制御ネットワークを同定することを試みている。また令和４年度は、これまでのマウスES細胞での結果を踏まえて、ヒトiPS細胞における本Zfp遺伝子の機能を調べることを目的として、本Zfp遺伝子のヒトのホモログであるZNF遺伝子を破壊した株を、ゲノム編集技術を用いて作製することを試みた。しかしながら、ZNF遺伝子をCRISPR/Cas9システムのgRNAで切断しただけで細胞の形態が分化細胞様に変化し、破壊すると未分化性が高まるマウスの本Zfp遺伝子とは正反対の表現型を示しており、現時点ではまだヒトのZNF遺伝子の破壊株は獲得できていない。このことから本Zfp遺伝子の機能は、マウスとヒトでは異なる可能性が示唆されるので、今後はヒトiPS細胞については、conditional knock out株の作製に方針転換することなどを検討していく予定である。

申请人已鉴定出功能未知、突变时会导致小鼠ES细胞分化异常的锌指蛋白(Zfp)基因，并已对其进行功能分析。在这个过程中，人们发现这个Zfp基因在神经分化中发挥着特别重要的功能。 2020财年，我们特别关注单细胞RNA-seq的信息分析。基于神经分化诱导前、神经分化后7天、神经分化后14天（共6个样本）野生型小鼠ES细胞和Zfp基因突变型ES细胞的纵向单细胞RNA-seq分析结果，我们发现在带有 Zfp 基因突变的 ES 细胞中，存在一个向胎盘分化的细胞群。我们目前正在尝试通过进一步的轨迹分析来识别野生型中不存在的基因调控网络。此外，在2020财年，我们破坏了ZNF基因（该Zfp基因的人类同源物），目的是根据迄今为止在小鼠ES细胞中获得的结果，研究该Zfp基因在人类iPS细胞中的功能。使用基因组编辑技术创建菌株。然而，在CRISPR/Cas9系统中简单地用gRNA切割ZNF基因就会将细胞的形态改变为分化细胞样，这与小鼠Zfp基因完全相反，其在被破坏时会增加未分化程度，目前我们还没有做到这一点。尚未获得人类 ZNF 基因的破坏菌株。这表明该 Zfp 基因的功能在小鼠和人类之间可能有所不同，因此我们计划考虑改变我们的政策，在未来为人类 iPS 细胞创建条件敲除系。