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Genetic analysis of primordial germ cell using pig epiblast stem cells and cloned embryos

Research Project

Project/Area Number 20H03167
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 42030:Animal life science-related
Research InstitutionThe University of Tokyo (2021-2023)
National Institute for Physiological Sciences (2020)

Principal Investigator

Kobayashi Toshihiro  東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (20587414)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長嶋 比呂志  明治大学, 農学部, 専任教授 (50318664)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsブタ / 始原生殖細胞 / エピブラスト幹細胞 / 多能性幹細胞
Outline of Research at the Start

卵子・精子といったすべての生殖細胞は、受精卵から身体が作られる発生過程において、少数の始原生殖細胞から生じる。その発生メカニズムの解明は、不妊症や生殖腺を由来とする発癌の原因究明に繋がる。しかし、ヒトの始原生殖細胞は妊娠初期の胚で生じるため、直接的な解析が困難である。そこで本研究では、初期胚の特徴がマウスよりもヒトに近いブタを用い、幹細胞とその遺伝子操作を駆使しそのメカニズムを明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

We developed a system to analyze the mechanism of primordial germ cell (PGC) specification in pigs, a surrogate model for early human development. First, we successfully derived pig epiblast stem cells (EpiSCs). By using pig EpiSCs with an introduced germline-specific fluorescent NANOS3-tdTomato reporter, we optimized a culture condition that can induce PGCs in vitro. Additionally, the reporter EpiSCs can be used as donor cells for nuclear transfer, allowing us to generate NANOS3-tdTomato reporter pigs. This system will be a useful platform for analyzing early pig development both in vitro and in vivo.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒト PGC の分化メカニズムの理解は、不妊症の原因解明などに繋がると期待されるが、特に妊娠初期の着床後ヒト胚を直接的に解析することは、倫理的にも解析が困難である。そのためヒト胚を代替するモデルとしてブタの利用が考えられてきた。しかしブタでは遺伝子操作に胎児線維芽細胞を用いた体細胞核移植が必要なため、その遺伝子機能解析は容易でなかった。一方で我々が今回エピブラスト幹細胞の樹立に成功したことで、その in vitro での分化誘導による機能解析が可能となった。加えて同一の細胞を用いてクローン個体の作出も可能であることを示せたことから、モデルとしてのブタの利用が加速できる期待される。

Report

(3 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 6 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/エクセター大学/ノッティンガム大学(英国)

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  • [Int'l Joint Research] スタンフォード大学(米国)

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  • [Int'l Joint Research] University of Exeter/The University of Nottingham(英国)

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    • Author(s)
      Oikawa Mami、Nagae Mayuko、Mizuno Naoaki、Iwatsuki Kenyu、Yoshida Fumika、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko、Nakauchi Hiromitsu、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Toshihiro
    • Journal Title

      Molecular Reproduction and Development

      Volume: 89 Issue: 3 Pages: 129-132

    • DOI

      10.1002/mrd.23562

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tracing the emergence of primordial germ cells from bilaminar disc rabbit embryos and pluripotent stem cells2021

    • Author(s)
      Kobayashi Toshihiro、Castillo-Venzor Aracely、Penfold Chris A.、Morgan Michael、Mizuno Naoaki、Tang Walfred W.C.、Osada Yasuyuki、Hirao Masao、Yoshida Fumika、Sato Hideyuki、Nakauchi Hiromitsu、Hirabayashi Masumi、Surani M. Azim
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 37 Issue: 2 Pages: 109812-109812

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109812

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  • [Journal Article] Conserved features of non-primate bilaminar disc embryos and the germline2021

    • Author(s)
      Alberio Ramiro、Kobayashi Toshihiro、Surani M. Azim
    • Journal Title

      Stem Cell Reports

      Volume: 16 Issue: 5 Pages: 1078-1092

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.03.011

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  • [Journal Article] Pluripotent stem cells related to embryonic disc exhibit common self-renewal requirements in diverse livestock species2021

    • Author(s)
      Kinoshita Masaki、Kobayashi Toshihiro、Planells Benjamin、Klisch Doris、Spindlow Daniel、Masaki Hideki、Bornelv Susanne、Stirparo Giuliano Giuseppe、Matsunari Hitomi、Uchikura Ayuko、Lamas-Toranzo Ismael、Nichols Jennifer、Nakauchi Hiromitsu、Nagashima Hiroshi、Alberio Ramiro、Smith Austin
    • Journal Title

      Development

      Volume: 148 Issue: 23

    • DOI

      10.1242/dev.199901

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    • Author(s)
      Toshihiro Kobayashi, Teppei Goto, Mami Oikawa, Makoto Sanbo, Fumika Yoshida, Reiko Terada, Naoko Niizeki, Naoyo Kajitani, Kanako Kazuki, Yasuhiro Kazuki, Shinichi Hochi, Hiromitsu Nakauchi, M. Azim Surani & Masumi Hirabayashi
    • Journal Title

      Nature Comminications

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 13281-10

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21557-x

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] In vivo および in vitro におけるラット多能性幹細胞からの生殖細胞誘導2022

    • Author(s)
      小林 俊寛
    • Organizer
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      Toshihiro Kobayashi
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      IMSUT International Joint Usage/Research Center-Young Researchers Symposium
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  • [Presentation] ラット多能性幹細胞からの機能的な生殖細胞作製2022

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      小林 俊寛
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      小林 俊寛
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      The 81st Scienc-ome
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    • Invited
  • [Presentation] ラット多能性幹細胞からの機能的な始原生殖細胞の分化誘導2021

    • Author(s)
      及川 真実, 小林 久人, 三宝 誠, 水野 直彬, 岩月 研祐, 山内 恵子, 吉田 史香, 山本 拓也, 篠原 隆司, 中内 啓光, 栗本 一基, 平林 真澄, 小林 俊寛
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] ラット Naive 型多能性幹細胞におけるゲノムインプリンティング消去回避の試み2021

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      岩月 研祐, 及川 真実, 小林 久人, 栗本 一基, 平林 真澄, 小林 俊寛
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] Blastocyst complementation using Prdm14-deficient rats for robust germline transmission2021

    • Author(s)
      Toshihiro Kobayashi, Teppei Goto, Mami Oikawa, Makoto Sanbo, Yasuhiro Kazuki, Hiromitsu Nakauchi, Azim M Surani, Masumi Hirabayashi
    • Organizer
      第18回幹細胞シンポジウム
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  • [Presentation] 胚盤胞補完法とその遺伝子改変動物作製への応用2021

    • Author(s)
      小林 俊寛
    • Organizer
      第94回日本生化学会
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    • Invited
  • [Presentation] 円盤状胚盤を形成する哺乳類から樹立した多能性幹細胞とその利用2020

    • Author(s)
      小林 俊寛
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 生理学研究所 遺伝子改変動物作製室 HP

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/mamtg/

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  • [Remarks] 東京大学医科学研究所 幹細胞治療研究センター 再生発生学分野 HP

    • URL

      https://stemcell-imsut.org/laboratory/

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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