地球上の生物が、宇宙で正常に生殖可能なのかについては、これからの宇宙活動において重要な課題である。しかしながら胎盤を作って母体の子宮内で成長する哺乳類は、その特殊な生殖手段と飼育の難しさから宇宙での生殖実験はほとんど行われていない。擬似微小重力再現装置（３D-クリノスタット）を用いた地上研究では、マウス初期胚は胎盤への分化が抑制され、出産率が大きく低下してしまう結果が出ている。
　本提案は、長期安定した「きぼう」の微小重力環境下を用いて、哺乳類初期胚の発生能を調べる野心的な実験である。凍結したマウスの２細胞期胚（*1）を、きぼうの微小重力環境下で解凍し、一定期間培養する。遺伝子発現が変化する２細胞期胚に着目し、培養期間中に、この２細胞期胚が地上と同じような細胞分裂をしながら胚盤胞（*2）まで発生が進むのか、その場合胚の発育速度は正常なのか、胎児側と胎盤側への細胞分化が正しく起こるのかなどを軌道上で蛍光顕微鏡観察を行って調べる。宇宙実験後には、地上に回収した試料を用いて網羅的遺伝子発現解析を行い、宇宙で発生させた胚の正常性を明らかにする。
　これにより、これまで明らかでなかった微小重力環境下での哺乳類初期胚の発生に関する知見を得、初期発生における重力の必要性を明らかにする。

*1　２細胞期胚 ：受精後1日目で、最初の卵割を行って2つの細胞に分かれた段階の胚。
*2　胚盤胞 ：受精後4-5日目で32-64細胞まで増えた胚。胎児側と胎盤側への最初の分化が起こり、胚の内部に腔が生じる。

　本提案では、国際宇宙ステーション滞在中に採取された宇宙飛行士の血液サンプルを用いて、体内組織の状態をモニター可能な「血漿による生検サンプル採取」を行い、セルフリーDNA（cfDNA（*1））とRNA（cRNA（*2））のゲノミクス解析を行う。これにより、細胞のゲノムDNAの状態や、宇宙放射線や微小重力といった宇宙環境がもたらす後天的な遺伝子の働きの変化（エピゲノム変化）を明らかにする。
　現在、ヒトを対象としたエピゲノム解析は、国際宇宙ステーションでは行われておらず、骨や筋肉の変化に関して新たな知見が得られる可能性が高い。また、日本では小動物(マウス)を用いた宇宙環境における遺伝子解析実験が進行中であり、マウス実験のデータと本提案で得られるヒトサンプルのデータの相互比較により、マウスとヒトで共通して起きる現象を知る手がかりを得ることも検討する。
　血漿中のcfDNAとcRNAを用いることで、体内組織の生理状態を比較的少量の採血で解析できる。このため、特定の遺伝子をバイオマーカー（指標）として定義できれば、宇宙飛行士に起きる環境応答のモニタリングが可能になるとともに、その成果を宇宙滞在や老化にともなう骨や筋肉の変化をサポートする医薬品の開発等に活用できる。

*1：cfDNA：血中等の生体液に遊離した細胞外（cell-free）DNA。
*2：cRNA：血中等の細胞外のRNA。サーキュレーティング（circulating）RNAと呼ばれる。