広報活動

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2014年2月7日

独立行政法人理化学研究所
独立行政法人科学技術振興機構

卵子の「異型ヒストン」がiPS細胞の作製を促す

―核移植に似たメカニズムを介しiPS細胞の作製効率を約20倍アップ―

異型ヒストンTH2AとTH2Bによる核移植とiPS細胞作製の橋渡しの図

異型ヒストンTH2AとTH2Bによる核移植とiPS細胞作製の橋渡し

ES細胞(胚性幹細胞)に多く発現する4つの転写因子を体細胞に発現させると、体細胞が初期化(リプログラミング)されiPS細胞(人工多能性幹細胞)を作製できることを、京都大学の山中教授らが示しました。しかし、iPS細胞はES細胞に比べ多くのタイプの細胞に分化する能力(多分化能)に劣り、ES細胞のような完全な多分化能をもつiPS細胞の作製が求められています。体細胞の初期化を最初に実証したのが、核移植によるクローンの作製です。核移植ではクローン個体ができることから、完全な多分化能をもつ細胞が作製可能です。核移植では初期化に関わる因子が卵子に存在することを示していますが、それらの因子の実体については、まだ不明な点が多いのが現状です。

理研の研究者を中心とした共同研究グループはこれまで、卵子に存在するどの因子が初期化に関与しているかを研究してきました。今回、DNAを巻きつけて細胞核内にコンパクトに収め遺伝子発現を制御しているタンパク質「ヒストン」のうち、初期化因子としての候補としてTH2AとTH2Bという2つの「異型ヒストン(通常のヒストンとはアミノ酸配列が異なるヒストン)」に着目し、それらによる初期化やiPS細胞の作製の効率化に取り組みました。

共同研究グループは、TH2AとTH2Bを山中教授が発見した4つの転写因子(山中因子)と一緒に体細胞で発現させました。その結果、iPS細胞が山中因子にだけの場合に比べ約20倍の効率で作製できることを確認しました。また、TH2AとTH2Bを使うと山中因子のうちOct3/4と Klf4だけで、iPS細胞を作製できることが分かりました。

一方、核移植によるクローン作製は効率が悪いのですが、X染色体不活性化に関与する「Xist RNA欠損細胞」の核を用いると、効率が良くなることが分かっていたため、今回のTH2AとTH2Bを使ったiPS細胞の作製でもXist RNA欠損細胞を用いてみました。その結果、作製効率が上がることが確認できました。これは異型ヒストンを用いたiPS細胞作製が、核移植と似たメカニズムで起きていることを示します。このことから、TH2AとTH2Bは核移植とiPS細胞作製を橋渡しする役割をもつと考えられます。核移植では全能性細胞が形成されるため、TH2AとTH2Bを用いることで、より完全な多分化能をもつiPS細胞作製につながると期待できます。

理化学研究所
上席研究員研究室 石井分子遺伝学研究室
上席研究員 石井 俊輔 (いしい しゅんすけ)