胚と母体の相互作用再現を目的とした試験管内子宮内環境基盤の構築

构建体外子宫内环境基础设施，以再现胚胎与母体之间的相互作用

• 批准号: 22KJ1759
• 负责人: 國富 晴子
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1759/
• 关键词: 霊長類の着床機構; 着床後胚発生; 脱落膜化機構; 人工ヒト胚モデル; 着床期モデル; 霊長類の着床期胚発生

本研究の目的は，ヒト及び非ヒト霊長類であるカニクイザルの着床現象及び着床後胚発生，子宮内膜の変化を試験管内で再現し，霊長類の着床機構，脱落膜化機構，着床後胚発生の分子メカニズム解明に寄与することである．本年度は，昨年度までに構築した子宮内膜間質層及び上皮細胞による三次元子宮内膜モデルを用い，着床期モデルを構築することを目標とした．最近，マイクロウェルプレート内で着床前エピブラストに相当するナイーブ型ヒト多能性幹細胞（Takashima Y et al., Cell, 2014）からなる胚様体を形成させ，適切な増殖因子の存在下で培養することで胚盤胞に類似した性質を持つブラストイドが得られることが報告された（Kagawa H et al., Nature, 2022）．このブラストイドを人工ヒト胚モデルとして使用するため，まず野生型ヒト多能性幹細胞を従来の着床後エピブラストに相当するプライムド型からナイーブ型へとリセットし，ブラストイド形成を最適化するために細胞数，培養液，培養期間の条件検討を行った．続いて，三次元子宮内膜モデルとブラストイドの共培養実験を行った．三次元子宮内膜モデル形成後に性ホルモン刺激を行い，ブラストイドと共培養することで栄養膜細胞に相当するブラストイド最外層が子宮内膜細胞に接着することが確認できた．免疫染色にてGATA3陽性の栄養膜細胞が子宮内膜細胞に接しており，ブラストイド内部にOCT3/4陽性の胚盤葉上層及びGATA6陽性の胚盤様下層が保たれていた．胚モデルと子宮内膜モデルの接着現象は認めたものの，本来その後に続く胚の子宮内膜間質層への浸潤は共培養期間を延長しても確認できておらず，共培養開始前の人工胚モデルの培養条件，共培養時の培養液組成などの条件検討が今後必要であると考えられた．

本研究的目的是在体外重现人类和非人灵长类动物、食蟹猴的着床现象、着床后胚胎发育以及子宫内膜的变化，并研究着床机制、蜕膜化机制，目标是贡献阐明植入后胚胎发育的分子机制。今年，我们的目标是利用去年构建的子宫内膜基质层和上皮细胞的三维子宫内膜模型来构建植入阶段模型。最近，我们在微孔板中并在适当的生长因子存在下形成了由初始人类多能干细胞组成的胚状体（Takashima Y et al., Cell, 2014），其对应于植入前外胚层。通过培养可以获得与囊胚相似的特性（Kakawa H et al., Nature, 2022）。为了将该类胚层用作人造人类胚胎模型，我们首先将野生型人类多能干细胞从对应于常规植入后外胚层的引发型重置为幼稚型，然后优化形成我们研究了细胞数量、培养基和培养时间等条件。接下来，我们进行了三维子宫内膜模型和胚泡的共培养实验。通过在形成三维子宫内膜模型并将其与胚泡共培养后进行性激素刺激，证实了相当于滋养层细胞的胚泡最外层粘附于子宫内膜细胞。免疫染色显示，GATA3阳性滋养层细胞与子宫内膜细胞接触，胚层内保留有OCT3/4阳性外胚层和GATA6阳性下胚层。虽然我们观察到胚胎模型和子宫内膜模型之间存在粘连现象，但即使延长共培养时间也无法证实胚胎随后侵入子宫内膜基质层，因此认为有必要研究培养条件等条件；用于未来共培养时的人工胚胎模型和培养基组成。