空間情報と1細胞解析の統合による魚類生殖腺の性的可塑性を制御する分子機構の解明

整合空间信息和单细胞分析阐明控制鱼类性腺性可塑性的分子机制

基本信息

批准号：
22H00386
负责人：
太田耕平
金额：
$ 27.21万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

これまでの研究により、生殖腺の転換の際に速やかに未分化体細胞の分化が起こり、それに続いて起こる生殖幹細胞との相互作用によって卵形成と精子形成が切り換わると予想される。まさしく、この“切り換え(スウィッチ)”の仕組みこそが、成体生殖腺の性的可塑性の中核機構であると考えられる。そこで、本研究では新たに開発された空間的遺伝子発現解析を性転換モデルに導入し、シングルセルレベルでの各種解析と統合する。令和4年度は高深度の空間的遺伝子発現解析のために、PIC(Photo-Isolation Chemistry)法に基づく解析法を構築した。特定の領域に光照射し、局所的な遺伝子発現を解析するためのデジタルミラーデバイス（Polygon1000-G）を装着した顕微鏡システムを整備した。さらに、組織切片(凍結及びパラフィン)を作成し、幹細胞マーカー(Oct4等)の抗体染色を利用した蛍光染色法により、組織上の生殖幹細胞の局在と周囲の細胞を含めた組織形態を明らかにした。また、1細胞や小細胞集団で発現する遺伝子を解析するためのライブラリ作成にも成功しており、空間的遺伝子発現解析を進めているところである。一方、雌雄異体の海産モデル魚であるカタクチイワシについても雌雄の生殖腺におけるOct4の発現局在を解析すると共に、小型モデル魚のメダカにおいても性ステロイドホルモン受容体（アンドロゲン受容体とエストロゲン受容体）のノックアウト系統などを用いて、アンドロゲン受容体（arb）がオスにおける二次性徴の発現に、エストロゲン受容体（erb2）が生殖細胞の性差にそれぞれ関与していることを明らかにした。

根据先前的研究，预测未分化体细胞在性腺转化过程中迅速分化，随后与生殖干细胞的相互作用导致卵子发生和精子发生之间的转换。这种“开关”机制被认为是成人性腺性可塑性的核心机制。因此，在本研究中，我们将新开发的空间基因表达分析引入性别逆转模型，并将其与单细胞水平的各种分析相结合。 2020年，我们构建了基于PIC（Photo-Isolation Chemistry）方法的深度空间基因表达分析的分析方法。安装了配备数字镜装置（Polygon1000-G）的显微镜系统来照亮特定区域并分析局部基因表达。此外，我们制作了组织切片（冷冻和石蜡），并使用干细胞标记物（Oct4等）的抗体染色进行荧光染色，以阐明生殖干细胞在组织上的定位以及包括周围细胞在内的组织形态。我们还成功创建了一个库来分析单细胞或小细胞群中表达的基因，目前正在进行空间基因表达分析。另一方面，我们分析了Oct4在雌雄同株海洋模型鱼鳀鱼两性性腺中的表达定位，以及小型模型中性类固醇激素受体（雄激素受体和雌激素受体）敲除系中的表达定位。通过这些方法，我们发现雄激素受体（ARB）参与雄性第二性征的表达，雌激素受体（ERB2）参与生殖细胞的性别差异。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Southwest University(中国)

西南大学（中国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

九州大学農学研究院海洋生物学分野HP

九州大学农学部海洋生物学系HP

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Oct4 and sexual plasticity in fish gonad

Oct4 与鱼类性腺的性可塑性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tapas Chakraborty;Sipra Mohapatra;Kohei Ohta;Michiya Matsuyama;Yoshitaka Nagahama
通讯作者：
Yoshitaka Nagahama

海産魚における生殖幹細胞の長期培養法

海鱼生殖干细胞长期培养方法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Subhankar Bera;Kohki Shimizu;Keisuke Tanaka;Shunsuke Yajima;Katsushi Yamaguchi;Shuji Shigenobu;Koh Aoki;水村航大，Chakraborty Tapas，八尋逸清，太田耕平，長濱嘉孝，松山倫也
通讯作者：
水村航大，Chakraborty Tapas，八尋逸清，太田耕平，長濱嘉孝，松山倫也

Involvement of the pituitary gland in social-environment-dependent sex change

垂体参与社会环境依赖性性别改变

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yume Yamamoto;Shoma Hanai;Tapas Chakraborty;Astushi Toyoda;Takehiko Itoh;Michiya Matsuyama;Yoshitaka Nagahama;Kohei Ohta
通讯作者：
Kohei Ohta