リプログラミング過程における遺伝子発現変化を担う転写因子の同定と解析

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本研究では、まずマイクロアレイ解析を行い、MEF(マウス胚性線維芽細胞)からiPS細胞へのリプログラミングにおける遺伝子発現変化を網羅的に調べた。マイクロアレイ解析の結果よりリプログラミング過程で発現が上昇する遺伝子に注目し、リプログラミング過程で起こる遺伝子発現変化を引き起こす転写因子の予測を行った。それら候補転写因子についてshRNAによる発現抑制を行った結果、Foxd1の発現抑制によりリプログラミング効率が減少したことから、Foxd1がリプログラミングに寄与している転写因子であることがわかった。また、Foxd1の発現量の減少に応じてDax1などのFoxd1下流遺伝子の発現量が減少しており、Dax1の発現抑制ではリプログラミング効率が減少していた。すなわち、Foxd1がリプログラミング過程においてDax1らの下流遺伝子の発現を制御することによりリプログラミングに寄与しているという可能性が示唆された。さらに、Foxd1レポーター細胞を用いた解析から、Foxd1の発現上昇は一部の限定された細胞集団において起こっているということがわかった。次に、セルソーターを用いてFoxd1発現細胞とFoxd1未発現細胞を分取し性質を比較した結果、Foxd1はリプログラミングが進行した細胞において発現が上昇しているということがわかった。興味深いことに、Foxd1はMEFやiPS細胞では発現しておらず、リプログラミング過程では一過的な発現上昇を示していた。さらに、Cre-loxPシステムを用いたFoxd1発現細胞の運命追跡実験を行った結果、iPS細胞の95%以上がリプログラミング過程でFoxdlを発現していることがわかった。以上、新規リプログラミング制御因子であるFoxd1は、リプログラミングが進んだ細胞において発現が上昇する時期特異的なマーカー遺伝子であることがわかった。