遺伝子トラップ法による精子幹細胞分化制御分子の機能的検索

• Project/Area Number: 17045017
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 篠原 美都 京都大学, 医学研究科, 助手 (10372591)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥7,000,000 (Direct Cost: ¥7,000,000); Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2005: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: 遺伝学 / バイオテクノロジー / 遺伝子 / ゲノム / 幹細胞 / 分化

Research Abstract

精子幹細胞は哺乳類精巣にあり、個体の遺伝情報を子孫に伝えることのできる唯一の幹細胞である。研究代表者らは2003年に精子幹細胞の長期培養系の確立に成功し、これをGermline Stem(GS)細胞と命名した。
本研究課題において研究代表者らはGS細胞に遺伝子導入し、遺伝子トラップ法および遺伝子相同組換えにより遺伝子ノックアウト動物の作成に成功した。これまで個体レベルの遺伝子操作は、卵や初期胚由来のEmbryonic Stem(ES)細胞を用いた方法が中心となってきたが、この成果は精子幹細胞に基づく新しい生殖工学技術が可能であることを示唆する。
18年度の研究では、この技術をラットに応用し遺伝子ノックアウトラットの作成を試みた。ラットのGS細胞もマウスのGS細胞の培養条件を改変した方法で樹立・維持することができ、遺伝子導入が可能であることが分かった。しかし懸念される問題点は、このようにラットにおいて樹立された多数のトラップクローンをホストに移植し子孫を作成するには高額の飼育費を要することである。この問題を解決する一つの手段として、我々はラットの精子幹細胞をマウスの精巣に異種移植することにより、小型動物をホストとしてラット精子幹細胞由来の子孫の作成を試み、成功した。この成果により大型動物のGS細胞を小型動物の精巣で分化させ子孫を得ることが可能であることが示され、将来GS細胞による遺伝子改変個体作成法をより大型動物へ実用的に適用できる可能性が示された。

Research Products

• [Journal Article] Leukemia inhibitory factor enhances formation of germ cell colonies in renatal mouse testis culture (2007)
  • Author(s): Kanatsu-shinohara et al.
  • Journal Title: Biol.Reprod 76 Pages: 55-62
• [Journal Article] Production of knockout mice by random and targeted mutagenesis in spermatogonial stem cells. (2006)
  • Author(s): Kanatsu-shinohara et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103 Pages: 8018-8023
• [Journal Article] Clonal origin of germ cell colonies after spermatogonial transplantation in mice (2006)
  • Author(s): Kanatsu-shinohara et al.
  • Journal Title: Biol.Reprod. 75 Pages: 68-74
• [Journal Article] Capillary morphogenesis gene(CMG)-1 is among the games differentaily expressed in mouse male germline semudo and ES cells (2006)
  • Author(s): Fujino et al.
  • Journal Title: Mol.Reprod.Dev. 73 Pages: 955-966
• [Journal Article] The germ of pluripotency (2006)
  • Author(s): Kanatsu-shinohara et al.
  • Journal Title: Nat.Biotechol. 24 Pages: 663-664
• [Journal Article] Rats produced by interspecies spermatogonial transplantation in mice and in utro microiusemination (2006)
  • Author(s): shinohara et al.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103 Pages: 13624-13628
• [Journal Article] Anchorage-independent growth of mouse male germline stem cells in vitro. (2006)
  • Author(s): Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • Journal Title: Biology of Reproduction 74,3 Pages: 522-529
• [Journal Article] Genetic and epigenetic properties of mouse male germline stem cells during long-term culture. (2005)
  • Author(s): Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • Journal Title: Development 132,18 Pages: 4155-4163
• [Journal Article] Germline niche transplantation restores fertility in infertile mice. (2005)
  • Author(s): Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • Journal Title: Human Reproduction 20,9 Pages: 2376-2382
• [Journal Article] Long-term culture of mouse male germline stem cells under serum-or feeder-free conditions. (2005)
  • Author(s): Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • Journal Title: Biology of Reproduction 72,4 Pages: 985-991