アポトーシスの阻害により、ハプロイドマウス胚性幹細胞の分化期における二倍体化が抑制されることを明らかにした

Inhibition of Apoptosis Reduces Diploidization of Haploid Mouse Embryonic Stem Cells during Differentiation.

• Wenhao Zhang
• Yaru Tian
• Qian Gao
• Xu Li
• Yanni Li
• Jinxin Zhang
• Chunmeng Yao
• Yuna Wang
• Haoyu Wang
• Yiding Zhao
• Qian Zhang
• Luyuan Li
• Yang Yu
• Yong Fan
• Ling Shuai

抄録

ハプロイド胚性幹細胞（haESCs）の表現型は、マウスの劣性形質に対して優性である。しかし、その利用の大きな障害の一つは、日常培養での自己二倍体化である。haESCはp53を欠失させることでハプロディを良好に維持しているが、分化状態でハプロディを維持できるかどうか、またそのメカニズムは不明である。そこで、p53 を欠失させた haESC を複数の分化系統に誘導し、インビトロでハプロイド状態を維持させた。また、p53欠損haESCsから発生したキメラ胚や奇形腫においてもハプロイド細胞は残存していた。トランスクリプトーム解析の結果、p53-null haESCsでは野生型haESCsに比べてアポトーシス遺伝子がダウンレギュレーションされていることが明らかになった。最後に、もう一つのアポトーシス関連遺伝子であるp73をノックアウトしたところ、ハプロディが安定化していることが確認された。これらの結果から、ハプロイド細胞培養における二倍体化の主なメカニズムは、アポトーシス関連遺伝子による細胞死であることが示唆された。このように、アポトーシス遺伝子を操作することでハプロイド体細胞を導出することができ、系統特異的な発生の遺伝子スクリーニングを容易にすることができる。

Phenotypes of haploid embryonic stem cells (haESCs) are dominant for recessive traits in mice. However, one major obstacle to their use is self-diploidization in daily culture. Although haESCs maintain haploidy well by deleting p53, whether they can sustain haploidy in differentiated status and the mechanism behind it remain unknown. To address this, we induced p53-deficient haESCs into multiple differentiated lineages maintain haploid status in vitro. Haploid cells also remained in chimeric embryos and teratomas arising from p53-null haESCs. Transcriptome analysis revealed that apoptosis genes were downregulated in p53-null haESCs compared with that in wild-type haESCs. Finally, we knocked out p73, another apoptosis-related gene, and observed stabilization of haploidy in haESCs. These results indicated that the main mechanism of diploidization was apoptosis-related gene-triggered cell death in haploid cell cultures. Thus, we can derive haploid somatic cells by manipulating the apoptosis gene, facilitating genetic screens of lineage-specific development.

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