X不活性化前のヒト胚性幹細胞を生理学的酸素濃度下で導出する

科学分野:

• 細胞生物学 細胞生物学
• 発達生物学 発達生物学について
• エピジェネティクス エピジェネティクス

背景:

• ネズミの胚性幹細胞 (ESC) は,多能基底状態で2つの活性X染色体 (XaXa) を有する.
• 人間のESC (hESC) は通常,X染色体不活性化 (XCI) を表しており,発達状態が進んでいることを示唆しています.
• hESCにおけるプラリポテンシーとXaXa状態の維持における酸素の役割は,ほとんど未知のままである.

研究 の 目的:

• 生理学的酸素条件下でXaXa hESCを確立し,特徴づけること.
• hESCにおけるXCIに対する差異化と酸素被曝の影響を調査する.
• ヒトの細胞におけるXCIの基礎となるエピジェネティックメカニズムを解明する.

主な方法:

• 生理学的酸素 (5%O2) の下でhESCの誘導と培養.
• 微分化の誘導と大気中の酸素 (20% O2) に曝露.
• X染色体の状態,XIST発現,DNAメチル化,ヒストンの改変 (H3K27-me3) の分析.
• 遺伝子発現の変化を評価するためのトランスクリプトーム分析.

主要な成果:

• 生理学的酸素下で確立されたXaXa hESCs.
• hESCの分化が誘発したランダムXCIは,ネズミのESCに似ています.
• 大気中の酸素への慢性的な曝露は,最小限のトランスクリプトーム変化で不可逆的なXCIをもたらしました.
• XaXa状態はXISTプロモーターのメチル化を含み,XCIはXISTの脱メチル化,活性化,および不活性なX (Xi) 上のH3K27-me3の堆積に関連しています.

結論:

• ヒトのブラストシストには,X不活性化前の細胞が宿っている.
• 生理学的酸素は,XaXaの多能状態をin vitroで保存する.
• 大気中の酸素はhESCにおけるXCIを誘発し,人間の初期発達の側面を模倣する.