Understanding the biological significance of epigenetic programming during spermiogenesis

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本研究課題の目的は、精子のエピゲノム情報が、精子核凝集の過程で次世代胚のためにプログラムされていることを示すことである。このために、未熟な精子細胞である円形精子細胞を顕微授精させ、未熟なエピゲノム情報のプログラムが及ぼす次世代胚発生への影響を解析する予定であった。しかし、2018年度の結果から、円形精子細胞の顕微授精による胚の発生効率は、成熟精子を用いた顕微授精によるものと大きな差がないことが分かり、円形精子細胞由来胚の低発生効率を指標とした解析が困難であることがわかった。そこで本研究課題の目的である精子エピゲノム情報、すなわち正常な配偶子のエピゲノム情報が次世代胚発生に重要であることを示すため、異常なエピゲノム情報に起因する胚発生異常モデルとして体細胞核移植胚の解析を行うこととした。体細胞核移植技術とは分化した体細胞の核を未受精卵に導入することで、クローン個体を形成させる技術である。クローン胚の発生効率は核移植ドナーとして用いた体細胞の種類に依存することが知られているが、当研究室の未発表結果から胚体外組織系列の細胞を用いた場合、クローン胚の発生効率が特に低くなることがわかっている。そこで本年度はこの原因として、抑制的なエピゲノム情報であるH3K9me3に着目し、胚体外組織系列におけるその特殊性について解析した。胚体外組織系列の細胞として、栄養膜幹細胞 (TS細胞) をドナー細胞に用いた。胚盤胞期までの発生効率を検討したところ、TS細胞ではわずか4.3%であったが、H3K9me3の脱メチル化酵素を過剰発現させることにより、59.1%まで改善した。TS砂防を用いてChIPseq解析を行ったところ、TS細胞ではH3K9me3の大きなドメイン構造が形成されている事が分かりこれらが体細胞核移植後のリプログラミングに特に強い抵抗性を示すことが示唆された。