ヒト雄性iPS細胞における活性X染色体のDNAメチル化動態の解析

抄録

哺乳類の雌はX染色体を2本持つが，雌雄間のX染色体遺伝子の発現量補正のため片方のX染色体が不活化されることが知られている。またヒトを含む霊長類では，げっ歯類とは異なるX染色体不活化機構の存在が示唆されている。現在，ヒト幹細胞におけるX染色体不活化に関する研究が多く行われているが，活性X染色体に着目した研究は少ない。本研究ではヒト雄性iPS細胞のメチル化プロファイルを用いて，活性X染色体のDNAのメチル化動態について解析を行った。雄性細胞20サンプル（体細胞4サンプル，iPS細胞16サンプル）から活性X染色体のDNAメチル化プロファイルをHuman Methylation EPICにより取得し解析に用いた。得られたデータを用いて階層的クラスタリングと主成分分析を行った結果，体細胞とiPS細胞は明確に分類され，活性X染色体のDNAメチル化はリプログラミングにより変化することが示唆された。また体細胞群とiPS細胞群の間では，低メチル化を示すCpGサイトがほぼ共通している一方，高メチル化を示すCpGサイトの共通性は低い状態であった。このことから，リプログラミングによる活性X染色体のDNAメチル化変化は高メチル化を示すCpGサイトの変化を反映していると考えられる。興味深いことにiPS細胞群はメチル化状態により更に2グループに分類され，高メチル化を示すCpGサイトの数がiPS細胞2グループの間で大きく異なることが確認された。更にiPS細胞の継代数に着目したところ，高メチル化を示すCpGサイトの数の変化はiPS細胞の継代数と関連しており，iPS細胞のX染色体は培養初期に高メチル化状態を示していた。以上の結果から，ヒトiPS細胞の活性X染色体は，一過性の高メチル化という特徴的な動態を経て，親細胞の体細胞とは異なるiPS細胞特有のDNAメチル化パターンに至ることが示唆された。