Next-generation ART: Building a global network to create innovative technologies in m ammalian reproductive engineering

• Project/Area Number: 23K20043
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (International Leading Research )
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 林 克彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20287486)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊川 正人 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (20304066) ; 小林 俊寛 東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (20587414) ; 篠原 隆司 京都大学, 医学研究科, 教授 (30322770) ; 三浦 恭子 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (80583062)
• Project Period (FY): 2023-11-17 – 2030-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥689,000,000 (Direct Cost: ¥530,000,000、Indirect Cost: ¥159,000,000); Fiscal Year 2029: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000、Indirect Cost: ¥21,000,000); Fiscal Year 2028: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000、Indirect Cost: ¥21,000,000); Fiscal Year 2027: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000、Indirect Cost: ¥21,000,000); Fiscal Year 2026: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000、Indirect Cost: ¥21,000,000); Fiscal Year 2025: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000、Indirect Cost: ¥21,000,000); Fiscal Year 2024: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥70,000,000、Indirect Cost: ¥21,000,000); Fiscal Year 2023: ¥143,000,000 (Direct Cost: ¥110,000,000、Indirect Cost: ¥33,000,000)
• Keywords: 配偶子 / 受精 / 生殖細胞 / 精巣 / 卵巣 / 生殖補助技術

Outline of Research at the Start

本研究の概要は、日本の研究者と様々な動物の資源と技術を有する海外研究者が協力し、(1)生殖細胞および生殖巣の再構築技術を確立する、(2)精子幹細胞の長期培養・移植・凍結保存技術を確立する、(3)配偶子形成および受精能を向上させる小分子化合物を探索・同定する。また、これらの達成目標のもと多くの若手研究者を育成して、当該分野において長期にわたり日本が国際的に先導的な役割を担う基盤を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではマウスの生殖細胞や生殖巣の培養において独自の先端技術をもつ日本の研究者が、多様な哺乳類の細胞資源と繁殖技術を有する海外研究者とネットワークを形成することにより、ヒトを含む様々な動物の配偶子形成を再現する培養技術の開発を行う。さらにそれらの培養技術を利用して、配偶子機能を亢進させる小分子化合物を探索・同定する研究システムを構築する。これらの研究のもとに多くの若手研究者を育成して、当該分野において日本が長期にわたり国際的に先導的な役割を担う基盤を確立する。
2024年1月から予算執行された本研究において、2023年度は各研究チームとの研究の方向性と参画する若手研究者の確認を行なった。これと同時にキックオフシンポジウム（2024年6月開催予定）およびサイトビジット（2024年7月開催予定）の準備を行なった。また海外研究チームの主任研究者を日本に招きセミナーを行い、人的交流および情報交換を推進した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2024年1月から予算執行された課題で発足後間もないが、当初の研究計画に従って、2024年度に開催するキックオフシンポジウムおよびサイトビジットに関して準備をほぼ終えている。また海外研究機関との研究人材や研究材料の交流も始まっており、順調な研究の開始と考えられる。

Strategy for Future Research Activity

本研究の対象とする動物種（ラット、ウサギ、ハダカデバネズミ、ブタ、ウシ、キタシロサイ、アカゲザル、ヒト)において、（１）生殖細胞系列および生殖巣の再構築技術を確立する、（２）精子幹細胞の長期培養・移植・凍結保存技術を確立する、（３）配偶子形成および受精能を向上させる小分子化合物を探索・同定する。これらの研究目標設定のもと、本研究に参画する若手研究者を育成する。（１）においては、キタシロサイ 、ウシ 、ウサギ 、ブタの多能性幹細胞から生殖細胞・生殖巣組織の分化誘導を行う。またハダカデバネズミの胚とES細胞の培養法を確立する。（２）においては、ヒト、アカゲザルのGS細胞を樹立する。樹立されたアカゲザルGS細胞を移植することにより成熟精子と個体の作製を目指す。（３）においては、Dec-Teq (DNA配列を結合させた小分子化合物の並列的大規模スクリーニング) システムにより、精子形成・機能を制御する分子に結合する小分子化合物をスクリーニングする。得られた小分子化合物をモデルマウスに投与して精子形成・機能に亢進作用を示すものを同定する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Max Durubulick Center/Leibniz-IZW(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] University of Pittsburgh/Baylor College of Medicine(米国)
• [Journal Article] Efficient derivation of embryonic stem cells and primordial germ cell-like cells in cattle (2024)
  • Author(s): SHIRASAWA Atsushi、HAYASHI Masafumi、SHONO Mayumi、IDETA Atsushi、YOSHINO Takashi、HAYASHI Katsuhiko
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 70 Issue: 2 Pages: 82-95
  • DOI: 10.1262/jrd.2023-087
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PABPN1L is required for maternal mRNA degradation after meiosis resumption (2024)
  • Author(s): EMORI Chihiro、KODANI Mayo、ABBASI Ferheen、MORI Masashi、IKAWA Masahito
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 70 Issue: 1 Pages: 10-17
  • DOI: 10.1262/jrd.2023-077
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiple ageing effects on testicular/epididymal germ cells lead to decreased male fertility in mice (2024)
  • Author(s): Tsutomu Endo, Kiyonori Kobayashi, Takafumi Matsumura, Chihiro Emori, Manabu Ozawa, Shimpei Kawamoto, Daisuke Okuzaki, Keisuke Shimada, Haruhiko Miyata, Kentaro Shimada, Mayo Kodani, Yu Ishikawa-Yamauchi, Daisuke Motooka, Eiji Hara, Masahito Ikawa
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 7(1) Issue: 1 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05685-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ZP2 cleavage blocks polyspermy by modulating the architecture of the egg coat (2024)
  • Author(s): Nishio S、Emori C、Wiseman B、Fahrenkamp D、Dioguardi E、Zamora-Caballero S、Bokhove M、Han L、Stsiapanava A、Algarra B、Lu Y、Kodani M、Bainbridge RE、Komondor KM、CA、Landreh M、de Sanctis D、Yasumasu S、Ikawa M、Jovine L
  • Journal Title: Cell Volume: 187 Issue: 6 Pages: 1440-1459
  • DOI: 10.1016/j.cell.2024.02.013
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Determining the potency of primordial germ cells by injection into early mouse embryos (2024)
  • Author(s): Sepulveda-Rincon Lessly P.、Wang Yi-Fang、Whilding Chad、Moyon Benjamin、Ojarikre Obah A.、Maciulyte Valdone、Hamazaki Nobuhiko、Hayashi Katsuhiko、Turner James M.A.、Leitch Harry G.
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 59 Issue: 6 Pages: 695-704
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2024.01.022
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Reconstitution of Germ Cells and Reproductive Organs (2024)
  • Author(s): Katsuhiko Hayashi
  • Organizer: Fertility 2024
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 生殖系オルガノイドの構築と利用 (2024)
  • Author(s): 林克彦
  • Organizer: 千里ライフサイエンスセミナーV５
  • Invited
• [Presentation] 生殖器官の再構築系の開発と利用 (2024)
  • Author(s): 林克彦
  • Organizer: 第12回関西生殖医学集談会
  • Invited
• [Presentation] In vitro gametogenesis: a roadmap towards animal conservation (2024)
  • Author(s): Katsuhiko Hayashi
  • Organizer: Stem Cells for Species Conservation
  • Int'l Joint Research / Invited