「命をつなぐ配偶子エピゲノム – その形成機構や揺らぎについて」
前澤 創（東京理科大学 創域理工学部 生命生物科学科)
要旨：
生殖細胞は、精子または卵に分化し、受精によって新しい世代に遺伝情報を伝える細胞である。一世代限りの分化を遂げる体細胞とは異なり、生殖細胞では受精後に全能性・多様性を再獲得することで生命の連続性を担う。その特別な機能を発揮するために、生殖細胞では精子や卵への分化制御だけでなく、次世代の発生に必要な遺伝情報を再び活性化するための特殊なエピゲノムが形成される。
我々はマウスをモデル動物として、精子形成期における遺伝子発現制御機構を解析し、生殖細胞に特異的なエピゲノム形成機構の解明に取り組んできた。精子形成は、未分化状態の精原細胞から始まり、減数分裂期にあたる精母細胞、半数体の精細胞を経て、最終的に精子となる。これらの分化の過程では、体細胞型の遺伝子発現から減数分裂型の遺伝子発現へ、さらに精子変態期特有の遺伝子発現へと、数千単位の遺伝子発現が変動する。これらの遺伝子変化は、生殖細胞特異的なエピゲノム変化やクロマチン高次構造変化によってもたらされる。さらに、精子形成期を経て精子に刻まれたエピゲノムの一部は次世代へと受け継がれる。近年、加齢や精神的栄養的ストレスなどの環境要因により精子エピゲノムが影響を受け、次世代へ継承されることが明らかになりつつある。
本講演では、我々の研究成果を中心に、精子形成期にみられるエピゲノム制御機構や、栄養環境や加齢に伴って変化するエピゲノムの揺らぎについて、最新の知見や今後の展開を紹介したい。
略歴：
【学歴】
2005年3月 東京理科大学 理工学部 応用生物科学科 卒業
2005年4月 東京理科大学 理工学研究科 応用生物科学専攻 修士課程 入学
2007年3月 東京理科大学 理工学研究科 応用生物科学専攻 修士課程 修了
2007年4月 東京理科大学 理工学研究科 応用生物科学専攻 博士後期課程 入学
2009年3月 東京理科大学 理工学研究科 応用生物科学専攻 博士後期課程 修了
博士（理学）
【職歴】
2009年4月 東京理科大学 理工学部 応用生物学科 嘱託助教（2014年3月まで）
2014年4月 米国シンシナティ小児病院医療センター生殖科学部門 上級研究員
（2014年3月まで）
2018年4月 麻布大学 獣医学部 動物応用科学科 講師（2020年3月まで）
2020年4月 東京理科大学 理工学部 応用生物学科 准教授（現在に至る）
2023年4月より 東京理科大学 創域理工学部 生命生物学科 へ名称変更
「環境要因が生殖細胞のエピゲノム変化を介して次世代に影響するしくみ」
松居靖久（東北大学加齢医学研究所医用細胞資源センター)
要旨：
遺伝子変異への関与が小さいと考えられる様々な環境因子の影響が、次世代以降に伝わり、表現形の変化を引き起こす可能性が指摘されており、生殖細胞でのエピジェネティック変化の関与が示唆される。私たちは、環境因子により生殖細胞で起こるエピゲノム変異が、子孫の表現形変化に関与するしくみをマウスで調べている。近年、ヒト精子数が減少している可能性が報告されており、さらに特定の化学物質の関与が示唆されている。例えばフタル酸ジエチルヘキシル（DEHP）とヒト精子の異常率との関連が示されており、また動物実験では妊娠マウスへのDEHP暴露が、子孫の精子形成異常を起こすことが報告されている。そこでDEHPを投与した妊娠マウスから得た雄の胎仔生殖細胞、および生後の精巣内の生殖細胞についてDNAメチル化解析を行った結果、精子形成に必要ないくつかの遺伝子が、コントロールに比べてDEHP投与により、胎仔生殖細胞と精原細胞で共通して高メチル化になっており、さらにそれらの精原細胞での発現が低下していることがわかった。この結果から、母胎DEHPが遺伝子のメチル化を介して産仔の精子形成異常を起こすことが示唆された。
一方、いくつかの代謝産物がエピジェネティック制御に直接関与し、栄養状態変化を含む多様な環境要因が、生殖細胞内の代謝状態の変化を介してエピゲノム変化を引き起こすことが考えられる。そこで、まずマウス胎仔生殖細胞の代謝状態を調べ、解糖系の抑制とミトコンドリア代謝の亢進などが分化に伴い逐次的に起こるなどの特徴を見いだした。また初期胚で解糖系の活性化が始原生殖細胞形成を促進し、さらに解糖系から分岐するヘキソサミン生合成経路によるタンパク質のO-GlcNAc化が重要な役割を果たしていることを見いだした。また妊娠期の糖質制限が、胎仔生殖細胞数の減少とO-GlcNAc化の減弱、およびヒストン修飾変化を引き起こすことを見いだした。これらの結果から、妊娠期の糖質制限が胎仔生殖細胞の発生とエピゲノムに影響する可能性が示唆された。
略歴：
【学歴】
1983年３月 東京大学薬学部卒業
1988年３月 東京大学大学院薬学系研究科博士課程修了（薬博）
【職歴】
1988年4月 日本学術振興会 特別研究員
1988年9月 米国バンダービルト大学医学部 博士研究員
1992年4月 東北大学抗酸菌病研究所 助手
1994年4月 東北大学加齢医学研究所 助教授
1998年7月 大阪府立母子保健総合医療センター研究所 主任研究員
2004年8月 東北大学加齢医学研究所 教授
現在に至る
「天然化合物のエピゲノム効果」
中尾洋一 （早稲田大学 先進理工学部 化学・生命化学科）
要旨
エピゲノムに影響を与える環境要因のひとつとして、内分泌かく乱物質をはじめとする様々な化学物質がリスクファクターとなっている。一方で、天然由来の化合物にもエピゲノムに影響を与える活性は幅広く認められ、抗がん剤として使用されるヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）阻害剤のように有用な薬剤としての応用も進んでいる。
また、生命活動の根源に直結する“遺伝子のスイッチ”という、極めて幅広く自由度の高い研究テーマとなりうるポテンシャルの高さゆえに、エピゲノム研究の研究領域の周辺への発展的広がりの勢いはととどまるところを知らない状況である。
われわれも、これまで20年以上にわたりエピゲノムに影響を与える天然化合物の探索研究を行うなかで、時流とともに研究興味が海洋生物由来のHADC阻害剤探索に始まって、食品からのエピゲノム制御による細胞分化調節物質の探索と機能解析、環境要因物質の毒性予測へと大きく広がりつつある。
本発表ではこれまでの研究例をもとに、天然由来のエピゲノム調節活性物質についていくつか紹介したい。
略歴：
1964.06.29 福岡生まれ（広島育ち）
広島県私立修道高校卒
東京大学農学部 水産学科卒
東京大学大学院 農学系研究科 水産学専攻博士課程修了
ハワイ大学化学科・博士研究員 日本学術振興会 海外特別研究員
東京大学大学院 農学生命科学研究科 助手、講師
早稲田大学先進理工学部 化学・生命化学科 准教授、教授
専門：天然物化学、ケミカルバイオロジー
趣味：(昔）釣り、自転車競技、ダイビング（魚突き）
⇒ （今）おいしいものを食べること、庭いじり