リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「全胞状奇胎由来幹細胞株の樹立と分子細胞学的検討」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

全胞状奇胎由来幹細胞株の樹立と分子細胞学的検討

高橋 聡太 東北大学

2020.03.25

概要

【研究目的】
全胞状奇胎 (Complete hydatidiform mole、以下、全奇胎と略す) は、胎盤の絨毛栄養膜細胞の異常増殖を主な特徴とする疾患である。全奇胎のおよそ 15-20%は、侵入奇胎や絨毛癌などの続発性変化を示すことが知られており、臨床上の問題になっている。また、全奇胎は雄核発生により生じることから、精子由来ゲノムの選択的継承によるゲノムインプリンティングの消失が、本疾患の発症に大きく寄与する。しかし、どのインプリント遺伝子が、どのようなメカニズムで全奇胎の病態形成に関与するのかは明らかになっていない。本研究では、全奇胎由来幹細胞 (TSmole) 株を樹立し、分子細胞学的な解析を行うことにより、全奇胎の病態メカニズムを解明することを目的とした。

【研究方法】
全奇胎の術前診断を受けた患者から、同意を得た上で、手術後の掻出された全奇胎組織の一部を収集した。全奇胎組織より栄養膜細胞を精製し、TSmole 株を樹立した。対照群として、両親由来のゲノムを持つ正常妊娠由来の初期絨毛より TS 細胞 (bi-parental TS: TSbip) 株を樹立した。次に、次世代シークエンサーを用いた遺伝子発現解析と DNA メチル化解析を行った。さらに、TSmole 株と TSbip株の増殖試験とフローサイトメトリー法による細胞周期の解析を行った。これらの結果を基に、TSmole 株の増殖異常に関与する可能性のあるインプリント遺伝子を選別し、レンチウイルスベクターによる遺伝子導入実験と CRISPR-Cas9 技術を用いた遺伝子ノックアウト実験を行った。

【研究結果】
当研究室で確立したヒト胎盤幹 (TS) 細胞の培養プロトコルに従い、全奇胎組織より TSmole 株を 5 株樹立した。TSbip 株と TSmole 株で発現する遺伝子の大多数は類似していたが、インプリント遺伝子の発現は大きく異なっていた。父性発現を示すインプリント遺伝子の発現は増加し、母性発現を示すインプリント遺伝子の発現は低下する傾向にあった。また、インプリント遺伝子の発現制御に関わるアレル特異的メチル化領域は、父親由来のメチル化パターンを示した。次に、細胞増殖試験を行い、TSmole 株は、接触阻害 (CI: Contact inhibition) による細胞周期停止に対し抵抗性を示すことを見出した。興味深いことに、TSbip 株では、母性発現を示すインプリント遺伝子である p57KIP2 の発現が細胞密度依存的に上昇したが、TSmole 株では、p57KIP2 の発現はほとんど認められなかった。また、TSmole 株において p57KIP2 を強制発現させ高密度で培養した場合、S 期細胞の割合が 42.0±4.0%から 28.1±1.5%へと有意に低下した。p57KIP2 をノックアウトした TSbip 細胞は CI による細胞周期停止に対して抵抗性を示すことから、インプリント遺伝子 p57KIP2 が、TSmole 株の増殖異常に関与することが明らかとなった。

【考察及び結論】
本研究では、全奇胎に由来する TSmole 株を世界で初めて樹立することに成功するとともに、TSmole 株が CI による細胞周期停止に対して抵抗性を示すことを見出した。さらに、その原因遺伝子として p57KIP2 を同定した。細胞密度に依存した p57KIP2 の発現上昇は正常胎盤においても観察されており、生体内でも p57KIP2 が栄養膜細胞の増殖制御に重要な役割を担っていると考えられる。また、 p57KIP2 の発現抑制は多くのヒトの腫瘍においても観察されることから、CI による p57KIP2 の発現制御は、様々な細胞の腫瘍化に関与している可能性があり、今後の検証が期待される。

この論文で使われている画像

参考文献

1. Surani MA: Imprinting and the Initiation of Gene Silencing in the Germ Line. Cell. 1998;93(3):309-12.

2. Lucifero D, Mann MR, Bartolomei MS, et al: Gene-specific timing and epigenetic memory in oocyte imprinting. Hum Mol Genet. 2004;13(8):839-49.

3. Obata Y, Kono T: Maternal primary imprinting is established at a specific time for each gene throughout oocyte growth. J Biol Chem. 2002;277(7):5285-9.

4. Peters J: The role of genomic imprinting in biology and disease: an expanding view. Nat Rev Genet. 2014;15(8):517-30.

5. Nelissen EC, van Montfoort AP, Dumoulin JC, et al: Epigenetics and the placenta. Hum Reprod Update. 2011;17(3):397-417.

6. Surani MA, Barton SC, Norris ML: Development of reconstituted mouse eggs suggests imprinting of the genome during gametogenesis. Nature. 1984;308(5959):548-50.

7. McGrath J, Solter D: Completion of mouse embryogenesis requires both the maternal and paternal genomes. Cell. 1984;37(1):179-83.

8. Wallace DC, Surti U, Adams CW, et al: Complete moles have paternal chromosomes but maternal mitochondrial DNA. Hum Genet. 1982;61(2):145-7.

9. Linder D, McCaw BK, Hecht F: Parthenogenic origin of benign ovarian teratomas. N Engl J Med. 1975;292(2):63-6.

10. Zink F, Magnusdottir DN, Magnusson OT, et al: Insights into imprinting from parent-of-origin phased methylomes and transcriptomes. Nat Genet. 2018;50(11):1542-52.

11. Smith FM, Garfield AS, Ward A: Regulation of growth and metabolism by imprinted genes. Cytogenet Genome Res. 2006;113(1-4):279-91.

12. Kaneko-Ishino T, Ishino F: Retrotransposon silencing by DNA methylation contributed to the evolution of placentation and genomic imprinting in mammals. Dev Growth Differ. 2010;52(6):533-43.

13. Babak T, DeVeale B, Tsang EK, et al: Genetic conflict reflected in tissue-specific maps of genomic imprinting in human and mouse. Nat Genet. 2015;47(5):544-9.

14. Okae H, Hiura H, Nishida Y, et al: Re-investigation and RNA sequencing-based identification of genes with placenta-specific imprinted expression. Hum Mol Genet. 2012;21(3):548-58.

15. Okae H, Matoba S, Nagashima T, et al: RNA sequencing-based identification of aberrant imprinting in cloned mice. Hum Mol Genet. 2014;23(4):992-1001.

16. Hamada H, Okae H, Toh H, et al: Allele-Specific Methylome and Transcriptome Analysis Reveals Widespread Imprinting in the Human Placenta. Am J Hum Genet. 2016;99(5):1045-58.

17. Lurain JR: Gestational trophoblastic disease I: epidemiology, pathology, clinical presentation and diagnosis of gestational trophoblastic disease, and management of hydatidiform mole. Am J Obstet Gynecol. 2010;203(6):531-9.

18. Shih I-M: Gestational trophoblastic neoplasia—pathogenesis and potential therapeutic targets. The Lancet Oncology. 2007;8(7):642-50.

19. Kajii T, Ohama K: Androgenetic origin of hydatidiform mole. Nature. 1977;268(5621):633-4.

20. Wake N, Takagi N, Sasaki M: Androgenesis as a cause of hydatidiform mole. J Natl Cancer Inst. 1978;60(1):51-7.

21. Sanchez-Delgado M, Martin-Trujillo A, Tayama C, et al: Absence of Maternal Methylation in Biparental Hydatidiform Moles from Women with NLRP7 Maternal-Effect Mutations Reveals Widespread Placenta-Specific Imprinting. PLoS Genet. 2015;11(11):e1005644.

22. Sebire NJ, May PC, Kaur B, et al: Abnormal villous morphology mimicking a hydatidiform mole associated with paternal trisomy of chromosomes 3,7,8 and unipaternal disomy of chromosome 11. Diagn Pathol. 2016;11:20.

23. DeScipio C, Haley L, Beierl K, et al: Diandric triploid hydatidiform mole with loss of maternal chromosome 11. Am J Surg Pathol. 2011;35(10):1586-91.

24. Yamamoto E, Niimi K, Kiyono T, et al: Establishment and characterization of cell lines derived from complete hydatidiform mole. Int J Mol Med. 2017;40(3):614-22.

25. Okae H, Toh H, Sato T, et al: Derivation of Human Trophoblast Stem Cells. Cell Stem Cell. 2018;22(1):50-63 e6.

26. Trapnell C, Roberts A, Goff L, et al: Differential gene and transcript expression analysis of RNA-seq experiments with TopHat and Cufflinks. Nat Protoc. 2012;7(3):562-78.

27. Kawai Y, Mimori T, Kojima K, et al: Japonica array: improved genotype imputation by designing a population-specific SNP array with 1070 Japanese individuals. J Hum Genet. 2015;60(10):581-7.

28. Miura F, Enomoto Y, Dairiki R, et al: Amplification-free whole-genome bisulfite sequencing by post-bisulfite adaptor tagging. Nucleic Acids Res. 2012;40(17):e136.

29. Miura F, Ito T: Highly sensitive targeted methylome sequencing by post-bisulfite adaptor tagging. DNA Res. 2015;22(1):13-8.

30. Krueger F, Andrews SR: Bismark: a flexible aligner and methylation caller for Bisulfite-Seq applications. Bioinformatics. 2011;27(11):1571-2.

31. Mali P, Yang L, Esvelt KM, et al: RNA-Guided Human Genome Engineering via Cas9. Science. 2013;339(6121):823-6.

32. Montague TG, Cruz JM, Gagnon JA, et al: CHOPCHOP: a CRISPR/Cas9 and TALEN web tool for genome editing. Nucleic Acids Res. 2014;42(Web Server issue):W401-7.

33. Lee CQ, Gardner L, Turco M, et al: What Is Trophoblast? A Combination of Criteria Define Human First-Trimester Trophoblast. Stem Cell Reports. 2016;6(2):257-72.

34. Hemberger M, Udayashankar R, Tesar P, et al: ELF5-enforced transcriptional networks define an epigenetically regulated trophoblast stem cell compartment in the human placenta. Hum Mol Genet. 2010;19(12):2456-67.

35. Schroeder DI, Blair JD, Lott P, et al: The human placenta methylome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013;110(15):6037-42.

36. Court F, Tayama C, Romanelli V, et al: Genome-wide parent-of-origin DNA methylation analysis reveals the intricacies of human imprinting and suggests a germline methylation-independent mechanism of establishment. Genome Res. 2014;24(4):554-69.

37. Choufani S, Shuman C, Weksberg R: Beckwith-Wiedemann syndrome. Am J Med Genet C Semin Med Genet. 2010;154C(3):343-54.

38. Eggermann T, Binder G, Brioude F, et al: CDKN1C mutations: two sides of the same coin. Trends Mol Med. 2014;20(11):614-22.

39. Fock V, Plessl K, Fuchs R, et al: Trophoblast subtype-specific EGFR/ERBB4 expression correlates with cell cycle progression and hyperplasia in complete hydatidiform moles. Hum Reprod. 2015;30(4):789-99.

40. Abercrombie M, Heaysman JE: Observations on the social behaviour of cells in tissue culture. I. Speed of movement of chick heart fibroblasts in relation to their mutual contacts. Exp Cell Res. 1953;5(1):111-31.

41. Constancia M, Hemberger M, Hughes J, et al: Placental-specific IGF-II is a major modulator of placental and fetal growth. Nature. 2002;417(6892):945-8.

42. Gabory A, Ripoche MA, Yoshimizu T, et al: The H19 gene: regulation and function of a non-coding RNA. Cytogenet Genome Res. 2006;113(1-4):188-93.

43. . !!! INVALID CITATION !!! , 41).

44. Steinberg KM, Schneider VA, Graves-Lindsay TA, et al: Single haplotype assembly of the human genome from a hydatidiform mole. Genome Res. 2014;24(12):2066-76.

45. Ullah Z, Kohn MJ, Yagi R, et al: Differentiation of trophoblast stem cells into giant cells is triggered by p57/Kip2 inhibition of CDK1 activity. Genes Dev. 2008;22(21):3024-36.

46. Yan Y, Frisen J, Lee MH, et al: Ablation of the CDK inhibitor p57Kip2 results in increased apoptosis and delayed differentiation during mouse development. Genes Dev. 1997;11(8):973-83.

47. Sebire NJ, Rees HC, Peston D, et al: p57(KIP2) immunohistochemical staining of gestational trophoblastic tumours does not identify the type of the causative pregnancy. Histopathology. 2004;45(2):135-41.

48. Mayor R, Carmona-Fontaine C: Keeping in touch with contact inhibition of locomotion. Trends Cell Biol. 2010;20(6):319-28.

49. McClatchey AI, Yap AS: Contact inhibition (of proliferation) redux. Curr Opin Cell Biol. 2012;24(5):685-94.

50. Abercrombie M: Contact inhibition and malignancy. Nature. 1979;281(5729):259-62.

51. Pateras IS, Apostolopoulou K, Niforou K, et al: p57KIP2: "Kip"ing the cell under control. Mol Cancer Res. 2009;7(12):1902-19.

52. Zhang P, Liégeois NJ, Wong C, et al: Altered cell differentiation and proliferation in mice lacking p57KIP2 indicates a role in Beckwith–Wiedemann syndrome. Nature. 1997;387(6629):151-8.

53. Kanayama N, Takahashi K, Matsuura T, et al: Deficiency in p57Kip2 expression induces preeclampsia-like symptoms in mice. Mol Hum Reprod. 2002;8(12):1129-35.

54. Tunster SJ, Van de Pette M, John RM: Fetal overgrowth in the Cdkn1c mouse model of Beckwith-Wiedemann syndrome. Disease Models & Mechanisms. 2011;4(6):814-21.

55. Romanelli V, Belinchon A, Campos-Barros A, et al: CDKN1C mutations in HELLP/preeclamptic mothers of Beckwith-Wiedemann Syndrome (BWS) patients. Placenta. 2009;30(6):551-4.

56. Korgun ET, Celik-Ozenci C, Acar N, et al: Location of cell cycle regulators cyclin B1, cyclin A, PCNA, Ki67 and cell cycle inhibitors p21, p27 and p57 in human first trimester placenta and deciduas. Histochem Cell Biol. 2006;125(6):615-24.

57. Gumbiner BM, Kim NG: The Hippo-YAP signaling pathway and contact inhibition of growth. J Cell Sci. 2014;127(Pt 4):709-17.

58. Motti ML, Califano D, Baldassarre G, et al: Reduced E-cadherin expression contributes to the loss of p27kip1-mediated mechanism of contact inhibition in thyroid anaplastic carcinomas. Carcinogenesis. 2005;26(6):1021-34.

59. Ohashi K, Fujiwara S, Mizuno K: Roles of the cytoskeleton, cell adhesion and rho signalling in mechanosensing and mechanotransduction. J Biochem. 2017;161(3):245-54.

60. Lopez-Abad M, Iglesias-Platas I, Monk D: Epigenetic Characterization of CDKN1C in Placenta Samples from Non-syndromic Intrauterine Growth Restriction. Front Genet. 2016;7:62.

61. Monk D, Arnaud P, Apostolidou S, et al: Limited evolutionary conservation of imprinting in the human placenta. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(17):6623-8.

62. Martin DA, Sutton GP, Ulbright TM, et al: DNA content as a prognostic index in gestational trophoblastic neoplasia. Gynecol Oncol. 1989;34(3):383-8.

63. Nishiya I, Moriya S, Yamashita K, et al: Cytophotometric DNA determination of trophoblastic neoplasia. Gynecol Oncol. 1977;5(2):103-8.

64. Bjornsson HT, Brown LJ, Fallin MD, et al: Epigenetic specificity of loss of imprinting of the IGF2 gene in Wilms tumors. J Natl Cancer Inst. 2007;99(16):1270-3.

65. Buiting K, Kanber D, Horsthemke B, et al: Imprinting of RB1 (the new kid on the block). Briefings in Functional Genomics. 2010;9(4):347-53.

66. Lee MH, Reynisdottir I, Massague J: Cloning of p57KIP2, a cyclin-dependent kinase inhibitor with unique domain structure and tissue distribution. Genes Dev. 1995;9(6):639-49.

67. Matsuoka S, Edwards MC, Bai C, et al: p57KIP2, a structurally distinct member of the p21CIP1 Cdk inhibitor family, is a candidate tumor suppressor gene. Genes Dev. 1995;9(6):650-62.

68. Chilosi M, Piazzola E, Lestani M, et al: Differential expression of p57kip2, a maternally imprinted cdk inhibitor, in normal human placenta and gestational trophoblastic disease. Lab Invest. 1998;78(3):269-76.

69. Weksberg R, Shuman C, Smith AC: Beckwith-Wiedemann syndrome. Am J Med Genet C Semin Med Genet. 2005;137C(1):12-23.

70. Scelfo RA, Schwienbacher C, Veronese A, et al: Loss of methylation at chromosome 11p15.5 is common in human adult tumors. Oncogene. 2002;21(16):2564-72.

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る