ヒト多能性幹細胞（ES/iPS細胞）を用いたex vivoモデリングでは、ヒトの多様性を反映した細胞の分化・発生能を評価可能である。ヒトの多様性の中でも性差はその大きな要因を占めている。しかし、ヒト多能性幹細胞は、女性株特異的なエピゲノム異常から、男性株が使用が優先され、女性多能性幹細胞の活用に制限があるのが現状である。通常、女性は２対あるX染色体のうち、１つを不活化する、X染色体不活化（X-Chromosome Inactivation:XCI）機構が備わっており、男性とのX染色体からの遺伝子発現量の均衡化を図っている。しかし、女性多能性幹細胞では、long non-coding (lnc) RNA XIST遺伝子の発現抑制から、XCIが不可逆的に破綻し、X連鎖遺伝子群の異常発現を引き起こす。XCI破綻の影響は、X連鎖疾患モデリングにおいて顕著に影響することが報告されているが、根本原因となるXIST遺伝子の発現抑制のメカニズムやXCI破綻が及ぼす分化能への詳細な影響は未知である。従って、多くのヒト多能性幹細胞研究では、男性の株が優先的に使用されることで、性差を含むgenoetype-phenotype研究が滞っている。本研究開発では、神経分化系をモデルに複数の女性多能性幹細胞において、XCI破綻によるエピゲノム異常と分化能の関連を明らかにするとともに、エピゲノム異常回避法の開発を行い、ヒトの多様性・性差を考慮したgenotype-phenotype解析に資する幹細胞研究プラットフォームを確立する。
本年度では、XIST遺伝子の発現抑制がDe novo DNAメチル化酵素により引き起こされていることを解明し、論文として発表した(Fukuda et al. Stem Cell Reports. 2021)。また、XY型も含むヒト多能性幹細胞特異的な発現と、XX型ではXCIの影響を強く受けるX連鎖lnc RNA XACT遺伝子が神経分化を制御していることを発見した (Motosugi et al. Cell Reports. 2021)。さらに、XX型多能性幹細胞において、不可逆的なXIST遺伝子抑制を再活性化することに成功し、XCI再獲得株を樹立させた。これらの成果は、特許出願済（特願2022- 62974）とともに、論文査読中である(Motosugi et al. Under revision)。