Reconstitution of gamete integrity using pluripotent stem cells

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Ensuring integrity in gametogenesis
• Project/Area Number: 18H05545
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University (2022); Kyushu University (2018-2021)
• Principal Investigator: HAYASHI Katsuhiko 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20287486)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平尾 雄二 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, グループ長 (10355349) ; 吉崎 悟朗 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70281003)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: 生殖細胞 / 配偶子 / 幹細胞

Outline of Final Research Achievements

By comparing the differentiation process of mouse oocytes in vivo and in vitro culture system, we found that hypoxia and mechanical stress conditions are necessary for the maintenance of primordial follicles. When these conditions were reproduced in the culture system, the quiescent state of primordial follicles was, which was not possible in the previous in vitro culture systems. In addition, we established culture system that produces gonadal somatic cell-like cells from mouse pluripotent stem cells. These induced cells were capable of fully supporting oocyte growth and provided oocytes with competence of fertilization and full-term development. Finally, we established culture systems that produce primordial germ cell-like cells from pluripotent stem cells of marmoset, bovine, and northen white rhinoceros.

Free Research Field

生殖生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原始卵胞を形成する環境因子が明かとなったことは、原始卵胞の形成メカニズムの解明のほか、早期閉経などで認められる原始卵胞の早期枯渇の原因究明に貢献する。また今回、生体の卵巣体細胞を使うことなくマウスの多能性幹細胞から卵子の作製に成功したことにより、in vitro gametogenesisを様々な動物に適用する道を開いた。さらにこの技術は生殖細胞と生殖腺体細胞の相互作用を解析するツールを提供して、この相互作用の異常に起因する不妊症などの原因究明や治療法の開発に貢献する。また、様々な動物の多能性幹細胞から始原生殖細胞を誘導したことにより、これらの動物種への本技術の応用の具体例を示すことができた。