多能性幹細胞から生殖細胞への直接変換をもたらす分子機構

• Project/Area Number: 25450474
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Integrative animal science
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 前田 郁麻 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (20376560)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 多能性幹細胞 / 生殖細胞

Outline of Annual Research Achievements

ES細胞と始原生殖細胞は似て非なる細胞である。どちらも多能性関連分子を発現しているが、分化多能性や配偶子を生み出す能力についてはどちらか一方の細胞しか有していない。研究代表者はこれまでに、機能阻害するとES細胞が生殖細胞のような状態へと変換する遺伝子群をRNAiスクリーニングによって検索し、転写因子Maxがそのような遺伝子である可能性を見いだした。そこで本研究では、ES細胞および初期胚の多能性幹細胞が生殖細胞へと直接変換できることを示し、Maxがその中心的な役割を担っていることを明らかにする事を目的として、次の二点に関して解析を進めた。
1. 初期胚の多能性幹細胞におけるMaxの機能解析
マウスES細胞は初期胚の多能性幹細胞、とくに内部細胞塊の性質を保っていることが期待される。そこから類推されるMaxの初期胚における機能は内部細胞塊が生殖細胞のような状態をとってしまうことを防ぐというものである。本研究ではこの仮説を検証するためにマウス初期胚においてMaxの機能を抑圧することによってもたらされる表現型を解析した。その結果、いくつかの生殖細胞マーカーの発現上昇傾向が確認されたが、実験ごとのばらつきが大きく、はっきりした結論は出せなかった。
2. ES細胞から生殖細胞への直接変換
研究代表者はこれまでにMax knockdownによりVasa陽性となったES細胞が生殖細胞として機能できるかどうかを検証してきたが、成功していなかった。生殖細胞への変換が不十分だと考え、さらなる工夫を加えることによりES細胞を完全に機能する生殖細胞へと直接変換することを目指し、ES細胞が生殖細胞へと直接変化できるポテンシャルを実際に持っていることを示すことにした。本研究では培養系の検討によりMax KD Vasa陽性細胞を成熟させる実験を行い、in vitroである程度減数分裂を進行させることに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Max is a repressor of germ-cell-related gene expression in mouse embryonic stem cells (2013)
  • Author(s): Maeda, I., Okamura, D., Tokitake, Y., Ikeda, M, Kawaguchi, H., Mise, N., Abe, K., Noce, T., Okuda, A, Matsui, Y
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1754-1754
  • DOI: 10.1038/ncomms2780
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Max is a repressor of germ-cell-related gene expression in mouse embryonic stem cells. (2013)
  • Author(s): Maeda I, Tokitake Y, Ikeda M, Kawaguchi H, Mise N, Abe K, Noce T, Okuda A, Matsui Y
  • Organizer: The 8th International Symposium of the Institute Network
  • Place of Presentation: 京都