ヒト多能性幹細胞を用いたヒト羊膜上皮細胞の樹立と着床期胚の3次元モデル構築

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令和３年度の研究の結果として、着床前胚の性質を持つナイーブ型多能性幹細胞から直接羊膜や生殖細胞の元になる細胞（始原生殖細胞）を誘導することはできないものの、ナイーブ型多能性幹細胞を着床後胚の状態に移行させることで羊膜と始原生殖細胞を同時に誘導できることを発見した。さらに、網羅的な遺伝子解析を行い、羊膜や始原生殖細胞への分化に重要な遺伝子の候補を同定した。その中で、我々はナイーブ型多能性幹細胞をプライム状態に移行させてから羊膜や始原生殖細胞を誘導した場合と、従来のプライム型多能性幹細胞から羊膜や始原生殖細胞を誘導した場合で遺伝子発現に異なる部分があることを発見した。そこで、さらにエピゲノム解析（ヒストンマークやDNAメチル化状態の解析）を網羅的に行い、遺伝子発現やエピゲノム状態の違いを詳細に解析した。その結果、ナイーブ型多能性幹細胞からプライム状態を経て羊膜や始原生殖細胞を誘導した場合の方がより生体内に近い細胞になっていることが判明した。一方、羊膜や始原生殖細胞分化に重要な遺伝子の候補をノックアウトする実験を行うことにより、羊膜への分化を規定する可能性がある遺伝子を絞り込んだ。これらの実験結果により、ヒト胚が子宮内膜に着床し羊膜腔や始原生殖細胞が出現するメカニズムが解明された。これらの結果は、試験管内でのヒト胚着床モデルへの応用や、より質の高いヒト生殖細胞の創出に応用できると考える。