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人类受精卵是如何形成胎盘的——对辅助生殖和再生医学的贡献——

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〇大学院医学系研究科 信息遗传学
教授有马隆博

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  • 根据哺乳动物受精卵最初的命运决定,它分为未来的胎儿细胞和胎盘细胞。。在此之前,反映各自特性的细胞为胚胎干细胞(ES细胞)注1和滋养膜干细胞(TS细胞)注2被树立起来。。以受精卵迎接的最初的命运决定为首,其发生机制,根据动物种类的不同也存在差异,关于人的很多不明,利用细胞的研究成果是重要的知识。。
  • 通过将ES细胞分化转换为TS细胞,新萄京娱乐场官网分析了胎盘的基因及其调节机制。。只存在于以人类为首的灵长类动物中,注3小分子RNA注4的簇C19MC基因注5在胎盘的发育和分化过程中具有非常重要的功能。。
  • 本研究成果不仅限于人类胎盘发育的基础研究,对生殖辅助医疗和再生医疗的贡献也值得期待。。

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根据哺乳类受精卵最初的命运决定,分为将来成为胎儿的细胞和成为胎盘的细胞(图1)。但是,在人类和其他灵长类动物中,关于胎盘的命运决定机制的详细情况还不清楚。。

新萄京娱乐场官网大学院医学系研究科信息遗传学领域の小林記緒(こばやし のりお)助教、岡江寛明(おかえ ひろあき)准教授、有馬隆博(ありま たかひろ)教授らのグループは、九州大学生体防御医学研究所、東京医科歯科大学と共同で、ヒト胎盤の発生や分化に必須な遺伝子を同定し、その制御機構を明らかにしました。

在这项研究中,人类ES细胞注6)到TS细胞的分化转换细胞,并详细分析了它的细胞特性和基因表达的变化。。结果表明,在TS细胞的分化转换过程中,只有灵长类动物才有的C19MC基因必须发挥作用。。同时,利用基因组编辑技术,将C19MC基因注7它是由纳米分子机制来调节表达的。。C19MC基因是接受基因组打印的基因(小分子RNA),胎儿和胎盘组织中打印控制的差异可能会影响细胞命运的决定。。本研究的成果,不仅有助于理解人类受精卵和胎盘的发生机制,还可以期待在生殖辅助医疗和再生医疗等领域的应用。。

本成果于日本时间2022年6月2日(星期四)下午6点(美国东部时间6月2日(星期四)上午5点)发表在Nature Communications。

图1人ES细胞向TS细胞的分化转换受精卵分化为将来成为胎儿的内部细胞块(ICM)和成为胎盘的营养膜外胚层(TE),决定细胞的命运。。维持未分化功能的细胞是胚胎干细胞(ES细胞)和滋养膜干细胞(TS细胞)。。本研究将内向型ES细胞和prime型ES细胞分化转换为TS细胞,进行了细胞特性和基因组分析。。

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注1. 胚胎干细胞(ES细胞)
来自人类受精卵胎儿细胞的干细胞。即使在生物体外,也能保持分化成所有胎儿组织的多能性,并且几乎可以无限增殖,因此被称为多能性干细胞。到目前为止,已经培育出2种人类干细胞(neve型、prime型)。。

注2. 滋养膜干细胞(TS细胞)
胎盘中具有高度增殖和分化功能的干细胞。人类TS细胞的培养法,由本研究室独自确立并广泛应用。。

注3. 基因组打印:
被称为遗传印记。哺乳类的基因组分别继承来自父亲和母亲的一半染色体,每个染色体上的基因被称为来自父亲或母亲的等位基因(烯丙基)。。一般来说,来自父亲或母亲的基因的表达是相等的,但有一部分基因接受了基因组打印,比来自父亲或母亲的基因表达更多。。在人类胎盘中,DNA甲基化解释了基因组打印机制的实质。

注4. 小分子RNA:
也被称为微RNA。小分子RNA是指21-25个碱基长度的单链RNA分子,具有调节基因转录后表达的功能。。

注5. C19MC: Chromosome 19 microRNA cluster的简称。C19MC位于人类染色体第19号,是一个包含46个微RNA(小分子RNA)的大规模基因簇。在正常的人体组织中,C19MC基因在胎盘中被高表达。另外,C19MC基因也被认为是哺乳动物特有的基因。。

注6. 纯真型、prime型:
人类ES细胞的未分化状态。与着床前的胎儿细胞(内部细胞块)相似的特征被称为内胆型,与着床后的胎儿细胞相似的特征被称为prime型。。着床前到着床后的胎儿细胞中,不仅基因表达发生变化,整个基因组的DNA甲基化水平也明显上升。

注7. 表观遗传:在不改变DNA信息的情况下,通过对DNA和染色质的后天化学修饰来控制基因表达的现象。表观遗传的分子机制主要是通过DNA甲基化、组蛋白化学修饰等共同作用来控制细胞内的基因表达。。

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