研究フロンティア（令和年度学術奨励賞受賞論文）

マウス胚着床前後の子宮内膜における LIF 受容体の局在変化とその機能解析並木 貴文 ），唐釜 春実 ），中村さくら ），大友 茉奈 ），須山あゆみ ），寺川 純平 ），大黒多希子 ），影山 敦子 ），長谷川嘉則 ），小原収 ），伊藤 潤哉 ，），柏崎 直巳 ））麻布大学獣医学部動物繁殖学研究室）麻布大学獣医学部比較毒性学研究室）金沢大学疾患モデル総合研究センター）かずさ DNA 研究所）麻布大学ヒトと動物の共生科学センター

妊娠

はじめに日目における野生型マウスの子宮を用 い て insitu hybridization（ISH）を行った．また，LIFR の局在マウスやヒトを含む哺乳類において，体外受精や顕微授精等の技術を用いて作製した受精卵（胚）の産子への）は，内在性の LIFR 発現部位特異的に LacZ が発現するマウス（Cag―Cre ; Lifr tm1b/＋）の子宮を妊娠日目に採発育率は約 ― ％といわれる ．すなわち，母体へ移植取し，β-gal 染色を用いて検出した．その結果，Gp130された胚の約 ― ％は分娩に至らない．このことから，

mRNA は，腺上皮に強く発現しており，間質および管さらなる妊娠率向上のためには，良質な胚を作製するだ腔上皮ではわずかに発現が認められた（図けではなく，母体の妊娠に最適な環境を整えることで，で， LIFR は腺上皮とともに管腔上皮で発現が認められ，妊娠初期の早期胚死滅を予防し，家畜および実験動物の間質の一部でも発現が認められた（図a）．一方b）．これらの効率的生産，さらにはヒト生殖補助医療を改善できるとことから，胚着床前の子宮内膜において，Gp考えられる．

LIFR は， 子宮腺上皮に共局在することが明らかになり，マウスでは，卵巣から β―エストラジオール（E ）が分泌され，その E の下流因子である白血病抑制因子および腺上皮を介した LIF シグナルの存在が示唆された（図c）．

（LIF）が，子宮上皮の LIF 受容体（LIF receptor〔LIFR〕/interleukin
ST ; Gpcytokine family signal transducer〔IL〕）を介して胚着床を誘導する．先行研究に子宮上皮の遺伝子欠損は，胚着床不全による不妊を引き起こす

おいて，子宮全体（子宮上皮，間質および筋層）で Gp130遺伝子を欠損させたマウス（Pgr cre/＋ ; Gp130 flox/flox,Gp

子宮上皮での Gpの役割を明らかにするために，

130 cKO）は，胚着床不全を伴う不妊となることが報Cre/loxP システムを用いて，子宮上皮（管腔上皮およ告されている ）．しかし，胚着床には子宮上皮―間質におび腺上皮）で Gp130遺伝子を欠損させたマウス（Ltf iCre/＋ ;ける細胞間でのシグナル伝達が重要である ）．そこで，

Gp130 flox/flox, Gp130 ecKO）を作製した．
対照区（Gp130 flox/flox）

より詳細な胚着床に関わる分子機構を理解するために，および Gp130 ecKO 区の雌を性成熟した野生型の雄と本研究では遺伝子改変マウスを用い，子宮上皮の LIF交配を行い，妊孕性を確認した．対照区と Gp130 ecKOシグナルに着目した解析を行った．

区の全ての個体で腟栓が確認されたが，対照区では平均．匹の産子が得られたのに対して，Gp130 ecKO 区で胚着床直前のマウス子宮内膜における GpおよびLIFR の局在は産子が匹も得られなかった．さらに，Gp130 ecKO

では，妊娠日目で胚着床部位が観察されず，子宮角から胚盤胞が回収された．このことから，Gp130 ecKOはじめに，胚着床前の Gpの局在を調べるために，

連絡先：伊藤 潤哉 麻布大学獣医学部動物繁殖学研究室〒 ―神奈川県相模原市中央区洲野辺 丁目 ―TEL ： ― ―FAX： ― ―E-mail：itoj@azabu-u.ac.jp10

日本生殖内分泌学会雑誌（2022）27 : 10-13の雌は，胚着床不全を伴う不妊であることが明らかとなった．
血清中のプロジェステロン（P ）と E の濃度を測定したところ，妊娠日目において対照区と Gp130 ecKO区で同程度であった．また，セサミオイルを用いた人工マウス胚着床前後の子宮内膜における LIF 受容体の局在変化とその機能解析

c

Gp130a⭢ୖ⓶

100 µm⟶⭍ୖ⓶䜢௓䛧䛯LIF䝅䜾䝘䝹⤒㊰b
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LIFR

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⭢ୖ⓶䜢௓䛧䛯LIF䝅䜾䝘䝹⤒㊰䠄௬ㄝ䠅図

妊娠 日目の子宮組織におけるmRNA および LIFR の局在（a）
mRNA のアンチセンスプローブにより検出されたシグナル（暗紫色）．
（b）内在性の LIFR 発現部位
特異的に LacZ が発現するマウス組織での β-gal 染色（青色）．スケールバー＝µm．
（c）本研究から考えられる胚着床に関わる LIF シグナル経路．

脱落膜化誘起では，対照区ではセサミオイルに反応してしていた．このことから，胚着床直前の Gp130 ecKO子宮角が膨張したが，Gp130 ecKO 区では観察されなの子宮組織では，上皮細胞の増殖状態が正しく制御されかった．これらの結果は，Gp130 ecKO マウスでは，ていることが示唆された．

卵巣でのステロイドホルモン産生には異常はないもの

また，胚着床に関与する重要なシグナル伝達因子としの，子宮内膜が胚を受け入れる状態になっていないことて Signal transducer and activator of transcriptionを示した．

（STAT ）が知られており，LIF 投与により，胚着床前日目の子宮組織を組織学的に観察したの上皮細胞において STAT のリン酸化（pSTAT ）が誘ところ，対照区および Gp130 ecKO 区ともに管腔上皮導される ）．胚着床前の子宮組織において，対照区ではは胚着床前の子宮に特徴的なスリット状の構造を示し，子宮上皮の核で pSTAT が観察されたが，Gp130 ecKOどちらの区とも胚盤胞は正しく反子宮間膜側に位置して区では認められなかった．このことから，子宮上皮の Gpいた．

130遺伝子欠損により STAT によるシグナル伝達が失わさらに，妊娠れたことが示された．

子宮上皮の遺伝子欠損は，ステロイドホルモン応答性因子の発現異常をもたらす

そこで，Gp130 ecKO における胚着床不全の原因を調べるために，対照区および Gp130 ecKO 区の子宮組織を用いて，RNA sequencing（RNA-seq）による網羅的先行研究において，Gp130 cKO の雌は胚着床不全を遺伝子発現解析を行った．その結果，Gp130の上流に分示し，その不妊の原因は E 反応性の亢進により，胚着布する estrogen receptor （Esr1）と Lif は有意に増加

床直前の管腔上皮細胞の増殖が停止しないことであるとし（P ＜ ． ），Gp130の下流に分布する Stat3と Suppres-）報告されている ．そこで，本研究で使用している Gp130

sor of cytokine signaling （Socs3）は有意に減少した

ecKO において胚着床前の子宮組織で管腔上皮細胞の増（P ＜ ． ）．ま た，Progesteronereceptor（Pgr）は 対殖が停止するかどうかを MKI の免疫組織化学にて確

照区 お よ び Gp130 ecKO 区 で 同 等 の mRNA 発 現 量 で認した．上皮細胞の増殖は，対照区および Gp130 ecKOあったが，Arachidonate

区ともに妊娠phiregulin（Areg）および Early growth response （Egr日目では観察され，妊娠日目では停止―lipoxygenase（Alox15），Am-研究フロンティア

11

並木貴文

他

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LIFR
RGp130Ꮚᐑୖ⓶⭢ୖ⓶䠛

STAT3 pSTAT3
SNAI1

ALOX15AREG⣽⬊㦵᱁ᅉᏊᏊᐑ㛫㉁Ꮚᐑୖ⓶䜈䛾⬇䛾᥋╔
SNAI1ESR1⬇䛾ᾐ₶䞉⬺ⴠ⭷໬図本研究から明らかとなった子宮上皮 Gpを介する胚着床メカニズム1）などの P 応答遺伝子は減少（P ＜ ．）または有意

そこで，STAT により転写制御される上皮性細胞のリに減少する傾向があり，Gp130 ecKO では P 応答性遺モデリング関連因子である SNAI に着目した ，）．SNAI伝子の発現が乱れていることが示された．

は，cytokeratin（KRT）― ）や E-cadherin（CDH ））な ど

日目の子宮組織の免疫組織化学（IHC）では，細胞骨格や細胞接着分子を抑制的に制御する．実際に，Gp130 ecKO では子宮上皮ではなく上皮下の間質で Es-

Gp130 ecKO の RNA-seq データでは，Krt8 mRNA が対妊娠

trogen receptor alpha（ERα）陽性細胞が増加している

照区と比較して有意に増加していた（P ＜ ． ）．RNA-ことを確認した．一方で，PGR の発現は，対照区およseq では子宮内膜における Snai1 mRNA の発現に対照

び Gp130 ecKO で同等であったが，PGR の下流の標的区と Gp130 ecKO 区で有意な違いは見られなかったも因子である ALOX は，対照区と比較して，Gp130 ecKOのの，SNAI 陽性細胞が子宮組織に広く観察された対照区の子宮上皮で有意に減少していた．これらの結果は，区と比較して，Gp130 ecKO では上皮と間質の両方でGp130 ecKO では管腔上皮での P 応答性が低下した可SNAI 陽性細胞の数が著しく減少していた．さらに，能性を示唆した．さらに，Gpの負のフィードバック

SNAI 発現の低下に伴い，Gp130 ecKO の管腔上皮では制御を行う Socs が，間質細胞で著しく減少しているこ

CDH の発現が細胞間境界面で明確に維持されており，とを ISH により確認した．これらの結果は，子宮上皮対照区との違いが認められた．これらの結果は，子宮上の Gp

皮の GPからのシグナルが間質に伝達され，E もしくを介した LIF シグナルが，子宮上皮の性質は P 応答性遺伝子の発現を制御する可能性を示していを変化させることで，胚の子宮上皮への接着を促す可能る．

性を示唆している（図子宮上皮の遺伝子は，胚着床時の子宮上皮）．

終わりにのリモデリングに関与する
マウス胚着床における子宮上皮の LIF シグナルは，これまでの Gp130 ecKO の解析結果は，Gp130 cKO

子宮上皮の Gpを介して，ERαの発現および E およの雌で観察された管腔上皮細胞の異常な増殖 ）が，胚着び P 関連因子の発現を制御し，子宮上皮の性質変化を床不全を引き起こす主な原因ではないことを示した．

促進することで，子宮の胚受容能獲得に貢献すると考え12

日本生殖内分泌学会雑誌

Vol.27 2022

マウス胚着床前後の子宮内膜における LIF 受容体の局在変化とその機能解析られた．また近年，Stat3または Lifr 遺伝子を子宮上皮特異的に欠損させたマウスの解析からも，着床直前の管腔上皮の細胞増殖が抑制されても胚着床不全となることが報告されているが ， ），そのシグナルは十分には明らかになっていない．本研究で明らかになった子宮上皮のGpを介したシグナルが，子宮上皮細胞の性質を変化させるという結果は，これからの胚着床研究をさらに推進させ得る新たな視点を提示したと考える．今後は，子宮上皮―間質のシグナル伝達を含めて，single-cell RNAsequencing 等の解析方法を用いることで，母体と胎児の初めてコミュニケーションの場である胚着床という生命現象を明らかにできるのではないかと考える．
謝辞

本稿は，令和 年度日本生殖内分泌学会学術奨励賞を受賞した研究内容を主にまとめたものである．本稿を執筆する機会を与えてくださいました日本生殖内分泌学会理事長 杉野法広教授，第 回学術集会会長 藤原浩教授，また，本誌編集委員の先生方に感謝申し上げます．

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研究フロンティア

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