研究紹介
哺乳類胚の「着床」というイベントの理解に向けて！
一体、子宮って何者？ 胚は子宮以外でなぜ着床できない？
脊椎動物のミューラー管（卵管・子宮の原基）は、卵巣と膣との間を繋ぐ通路であり、哺乳類のミューラー管は、受精した胚が、子宮内膜に着床、胎盤を形成する場であり、その後、胎子が外界へと生まれる産道となる。胚が子宮に着床するのには子宮内 膜にとって最適の時期 (implantation window) があり、少しでもずれていると着床不全となる. このimplantation windowは、子宮上皮側のプロゲステロン(P4)シグナルの下流で子宮上皮のSOX17-Indianヘッジホッグ(IHH)経路が着床の成功の重要な鍵となっている。 マウス、ヒト、産業動物も、種特有の着床形式が存在するが、母子間の相互作用の初期のイベントは、胚と子宮上皮間の栄養膜細胞と子宮上皮の表層面同士の直接的な接着を本質とする。今まで、マウスを用いた着床の研究が盛んに行われてきたが、直接、観察しにくい母体子宮内で起こる短期間のイベントのため、implantationwindowや着床の初期eventについての十分な理解は遅れている。本研究室では、受精胚の「着床」の初期イベントを深く理解するために、マウス胚、ヒト胚様体を用いて、形態学的な視点からそのイベントの進化的に保存された分子メカニズムを紐解く。特に、獣医解剖のお家芸である器官培養系、雄の遺残子宮（AMH欠損マウス）、卵管での子宮外妊娠実験系の樹立を試み、哺乳類の母子の相互作用の本質の理解に迫りたい。
◯主な研究成果(クリックすると各項目のトップに移動します)
１. 胎盤領域の特殊なSOX17＋胚体外内胚葉層（ME）の再発見!
マウスの母体子宮は、胎盤で固定された２層構造の胚体外内胚葉の膜により胎子を包み込んでいる。子宮(外)側のPE (Parietal Endoderm)は、厚い基底膜壁を持つ小型球形の遊走性のある細胞で構成され、胎子(内)側のVE (Visceral Endoderm)は、細胞質内に小胞を含み、吸収能を有する絨毛上皮細胞で構成されている。 胎子・胎盤循環が完成するまで（〜胎齢10.5日まで）、このPE,VEの２層の膜は、母体からVEを裏打ちする卵黄嚢の血管網へ酸素・栄養を運ぶ重要な機能を担う。
PE,VEの２層の胎盤に接した境界部には、古くからmarginal zone と呼ばれるME細胞（Marginal Zone Endoderm）の存在が知られていた。 ME細胞は、VEとPEの中間の扁平上皮細胞を呈し、VEとPEの中間の未分化な内胚葉細胞集団であることが推測されていた(Hogan & Newman,1984)。 しかし、現在にいたるまでME細胞の分子基盤、特性、機能は、未だに不明のままであった。本研究は、SOX17がME細胞の維持に必須であり、ME領域でのVE-PEの分化転換を制御することによりPE層の正常な形成にも寄与していることを遺伝学的に証明した。
図. マウス胎子を包む２層の卵黄嚢膜と胎盤の模式図(A)とSox17の発現部位（B）。 A: マウス胎子を包むVE, PEの２層の胚体外内胚葉（緑、黄緑）と胎盤に裏打ちされたME領域（黄）。 図A右の拡大図は、胎盤領域の内胚葉細胞層の拡大図（矢印は、想定されるVE → ME → PEの分化転換の方向を示す）。 B: whole mount in situ hybridization像で、ME領域でのSox17 （青染色）の高発現を示す。
研究成果： i) in situ hybridization、免疫組織化学解析により、SOX17が、ME細胞に高発現していることを初めて見出した。 次に、Sox17, Sox7の各々の欠損胚の胚体外内胚葉の表現型を解析した。 その結果、ii)Sox17欠損胚においてのみ、ME細胞（本来、SOX17+/HNF4a-/GATA6+）が、VE マーカーHNF4aの発現上昇、PEマーカーGATA6の発現が消失し、 微絨毛を有するVE様の立方-円柱上皮細胞がPE側に異所的に拡張することが判明した。 さらに、iii) Sox17欠損胚でのPE細胞数が有意に減少、増殖率の低下が認められた（Sox7欠損胚でのPE細胞では正常）。 iv)野生型由来の腸管内胚葉をもつキメラ胎子（レスキュー胚）のSox17欠損胚を作成・解析した結果、Sox17欠損胎子をレスキューしても、 その胚体外内胚葉は、Sox17欠損胚とほぼ類似した異常なME領域を呈した。 以上の結果から、ME細胞でのSOX17は、そのVE化を細胞自律的に抑制し、 ME領域からPE細胞への分化転換を誘導していることが判明した。
本研究成果は、長きに渡りその機能が不明だった胎盤辺縁部のME領域の特性、機能を初めて明確化したものであり、 ME領域でのVE-PEの分化転換における裏打ちする胎盤組織の重要性を示唆する世界で最初の報告となった (Igarashi et al., Biol Reprod, 2018)。
