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Generation of genetically modified primates using cultured germ cells

Planned Research

Project AreaA new foundation for primate developmental biology
Project/Area Number 20H05764
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (III)
Research InstitutionNational Center for Child Health and Development (2022)
Central Institute for Experimental Animals (2020-2021)

Principal Investigator

Watanabe Toshiaki  国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 細胞医療研究部, 専門職 (40715405)

Project Period (FY) 2020-10-02 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥38,090,000 (Direct Cost: ¥29,300,000、Indirect Cost: ¥8,790,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Keywordsマーモセット / 生殖細胞 / 始原生殖細胞様細胞 / mRNA transfection / iPS細胞 / 分化誘導 / 生殖細胞発生 / 精子形成 / 生殖細胞移植 / 霊長類 / 免疫不全マウス / セルトリ細胞 / 生殖工学 / DNA メチル化 / 自家移植 / 遺伝子改変動物 / 配偶子形成 / 始原生殖細胞 / 遺伝子改変
Outline of Research at the Start

遺伝子改変霊長類作製で現在行われている受精卵ベースの方法は、多大なコストや複雑な遺伝子改変を持つ動物を作ることは難しいといった課題を持つ。これを克服するためには、細胞ベースの作製法を霊長類でも開発する必要がある。本研究ではiPS細胞から作製した始原生殖様細胞(PGCLC)を利用して遺伝子改変マーモセット作製を目指す。まず、マーモセットの生殖細胞発生過程理解するために、発発生過程の生殖巣を用いてシングルセルRNA-seq解析を行う。次にPGCLCから卵子およ精子を作製する系を遺伝子過剰発現、自家移植、免疫不全マウスへの他家移植ならびに再構成卵巣・精巣作製等の技術を用いて実現を目指す。

Outline of Final Research Achievements

I developed two methods for putting forward the development of PGCLCs. The First method involves the generation of xenogenic reconstituted testes under the kidney capsule of immunodeficient mice. In the reconstituted testes, marmoset PGCLCs are differentiated into late PGCs 30 days after the transplantation, and then they are further differentiated into gonocytes in 90 days. The second method is auto-transplantation of marmoset PGCLCs and marmoset newborn testes cells under the kidney capsule of marmosets to form the reconstituted testes. In the reconstituted testes, PGCLCs similarly differentiated into early gonocytes. We are now working on long term experiment to achieve further development.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した技術は、細胞ベースの遺伝子改変マーモセット作製技術を確立していくための基盤となる。また、マーモセット(霊長類)の初期生殖細胞発生系を研究するための実験系として役立つ。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] mRNA-based generation of marmoset PGCLCs capable of differentiation into gonocyte-like cells2022

    • Author(s)
      Kubiura-Ichimaru Musashi、Penfold Christopher、Kojima Kazuaki、Dollet Constance、Yabukami Haruka、Semi Katsunori、Takashima Yasuhiro、Boroviak Thorsten、Kawaji Hideya、Woltjen Knut、Minoda Aki、Sasaki Erika、Watanabe Toshiaki
    • Journal Title

      BioRxiv

      Volume: N/A

    • DOI

      10.1101/2022.09.20.508677

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Establishment of an integrated automated embryonic manipulation system for producing genetically modified mice2021

    • Author(s)
      Eto Tomoo、Ueda Hiroki、Ito Ryoji、Takahashi Tsukasa、Watanabe Toshiaki、Goto Motohito、Sotomaru Yusuke、Tanaka Nobuaki、Takahashi Riichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 15770-15770

    • DOI

      10.1038/s41598-021-91148-9

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Efficient Induction of Primate iPS Cells Using a Combination of RNA Transfection and Chemical Compounds2021

    • Author(s)
      Watanabe Toshiaki、Sasaki Erika
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 1 Pages: 10-10

    • DOI

      10.1007/7651_2021_373

    • ISBN
      9781071621189, 9781071621196
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 多能性幹細胞からのマーモセット初期生殖細胞発生系の構築2023

    • Author(s)
      渡部聡朗
    • Organizer
      マーモセット研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 霊長類コモンマーモセット及びカニクイザルの雄性生殖細胞における DNA メチル化確立過程のシングルセル解 析2022

    • Author(s)
      小島一晃、近藤洋介、小原実穂、Dollet Constance、山海直、仲木竜、渡部聡朗
    • Organizer
      日本実験動物学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Marmoset germ cell differentiation from pluripotent cells2022

    • Author(s)
      Toshiaki Watanabe
    • Organizer
      55th Society for the Study of Reproduction annual conference
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Primates have a distinct spermatogonial stem cell system to maintain the genomic integrity2022

    • Author(s)
      渡部聡朗
    • Organizer
      マーモセット研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Genomic and epigenomic integrity controls during primate male germ cell development2021

    • Author(s)
      渡部聡朗
    • Organizer
      分子生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 霊長類マーモセット雄性生殖細胞におけるDNAメチル化確立過程のシングルセル解析2021

    • Author(s)
      小島 一晃, 近藤 洋介 ,圦本 晃海, 向笠 圭亮, 井上 貴史, 黒滝 陽子, 佐々木 えりか, 仲木 竜, 渡部 聡朗
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] マーモセット iPS 細胞からの始原生殖細胞様細胞の誘導2021

    • Author(s)
      渡部聡朗、Christopher Penfold、蝉克憲、岩崎師壽江、篠原晴香、髙島康、Thorsten Boroviak、Knut Woltjen、佐々木えりか
    • Organizer
      日本マーモセット研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 霊長類マーモセット雄性生殖幹細胞におけるPIWI-piRNA機構の解析2021

    • Author(s)
      小島一晃, 藪上春香, 圦本晃海, 峰重隆幸, 井上貴史, 喜多善亮, 黒滝陽子, 下郡智美, 川路英哉, 蓑田亜希子, 佐々木えりか, 渡部聡朗
    • Organizer
      日本マーモセット研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of PIWI-piRNA mechanism in primate marmosets male germline stem cells2020

    • Author(s)
      小島一晃, 藪上春香, 圦本晃海, 峰重隆幸, 井上貴史, 喜多善亮, 黒滝陽子, 下郡智美, 川路英哉, 蓑田亜希子, 佐々木えりか, 渡部聡朗
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-10-30   Modified: 2024-01-30  

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