環境化学物質曝露の影響を次世代に伝える精子small RNAの解明（平成 31年度）
Identification of sperm small RNAs involved in multigenerational health effects of environmental chemicals

研究概要

申請者らはこれまでに、無機ヒ素を妊娠中のC3Hマウス(F0)に飲水投与すると、孫世代（F2）で肝腫瘍が増加すること、その原因は胎児期曝露を受けたF1雄にあることを明らかにした。最近精子のごく少量のsmall RNAが受精卵の遺伝子発現や発生に影響を及ぼすことが相次いで報告されている。そこで本研究では、胎児期無機ヒ素曝露を受けたF1精子で存在量が変化するsmall RNAについて、特にmiRNAに着目して解析し、そのsmall RNAの変化が受精卵の機能に影響するという証拠を示すことによって、無機ヒ素曝露が精子を介して次の世代に影響を伝える新規分子メカニズムを解明する。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：

全体計画

成熟後の精子はribosomal RNA(rRNA)をほとんど含まず、大部分はsmall RNAであり、１精子中のRNA量は数〜数十fg程度と微量であることが特徴である。本研究では、マウス精子RNAを至適調製条件で調製し、胎児期ヒ素曝露を受けたF1精子で存在量が大きく変化するsmall RNAを、特にmiRNAに着目して解析し、そのsmall RNAが受精卵で機能することの証拠を示す。以上より、無機ヒ素曝露の影響が精子を介して次の世代に伝わる新規分子メカニズムの一端を解明する。

今年度の研究概要

１）F1精子のmiRNA解析： 対照群と妊娠期ヒ素曝露群（ヒ素群）のF1精子RNAに関して、昨年度マイクロアレイ法でmiRNAの網羅的解析を行い、ヒ素群で存在量が変化するmiRNAを検出した。しかしReal-time PCRで適切な増幅ができず、存在量の検証ができないmiRNAが数多く存在した。そこで昨年度取得したsmall RNA-seqデータで、それらのmiRNAの変化を検討し、妊娠期ヒ素曝露によって変化するmiRNAを明らかにする。それらのmiRNA のターゲットとなる遺伝子発現を複数のアプリケーションを用いて抽出し、影響を及ぼしうる経路を予測する。さらにそれらのmiRNA変化の受精卵における影響を体外受精の実験系等で検討し、さらに受精卵のmiRNAを含むsmall RNA変化と成長後の腫瘍発生との関連を文献データから考察する。

２）F1精子のその他のsmall RNA解析：昨年度取得したsmall RNA-seqデータにおいて、多数のpiRNAやtRNAフラグメントのシークエンスが得られた。これらの中から妊娠期ヒ素曝露によって影響を受けるものを明らかにし、文献報告等のデータから受精卵における役割を検討する。

外部との連携

共同研究者:国立成育医療研究センター　秦健一郎、中林一彦