The Role of Genomic Imprinting in the Brain

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卵が受精することなく発生を開始する単為発生は、高等生物を含む多くの種で確認されているが、哺乳類では胎生致死となり、全く発生しない。これは、哺乳類では父親由来と母親由来の染色体が異なる役割を果たしており、両方が揃うことが正常な発生に不可欠なためであり、片方の染色体からのみ発現するインプリンティング遺伝子が存在するためである。インプリンティング遺伝子の多くは、脳や胎盤で高発現していることから、インプリンティングが胎盤と発達した脳という哺乳類の主徴を獲得する上で重要な役割を果たしたことが示唆されている。しかし、脳においてインプリンティングがどのような働きを担っているのかという生理機能はほとんどわかっていない。そこで申請者は、単為発生胚の致死性の表現型を、キメラ胚補完法でレスキューすることに着想した。さらに、CRISPRによる遺伝子破壊胚をホストとして用いることで、特定の組織の細胞を単為発生胚由来の細胞に置換することができるのではないかと考えた。本年度はまず、小脳と中脳の発生に必須のWnt1を標的として選んだ。Wnt1を欠損するマウス胚では中脳と小脳の発生が強く阻害された。一方、未受精卵を活性化して作製した雌性単為発生胚と凝集して作製したキメラ胚ではこの異常がレスキューされていた。このマウスからはFACSを用いることで単為発生胚由来細胞を回収して遺伝子発現解析を行ったところ、既知のインプリンティング遺伝子に加えて、多くの未知のインプリンティング遺伝子候補が同定できた。個々の細胞における遺伝子発現をさらに解析すると同時に分化異常を詳細に解析するために単一核RNAシークエンシングに着手し、そのサンプル準備をほぼ完了することができた。