2021 Fiscal Year Annual Research Report
種を越えた配偶子産生システムの in vitro 再構築
| Project Area | Ensuring integrity in gametogenesis |
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| Project/Area Number |
18H05548
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小林 俊寛 東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (20587414)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 始原生殖細胞 / 多能性幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究 1 ラット多能性幹細胞からの in vitro PGC 誘導
ラット多能性幹細胞を起点とした in vitro PGC 誘導法の開発に成功した。スフェロイド形成を介したエピブラスト様細胞の誘導が可能になり、その段階を経て BMP4 を含むサイトカインで刺激したところ、PGC 特異的なレポーターである Nanos3-tdTomato を指標としたとき約 20-30% の効率で PGC 様細胞の誘導が可能になった。それらは生殖腺体細胞との共培養により in vitro で性分化前の時期に相当する PGC に成熟できた。またそれら PGC 様細胞を生殖細胞欠損ラット (Kobayashi et al., Development (2020), Kobayashi et al., Nat Commun (2021)) の新生児精巣に移植することで、精子に分化することも確認できた。PGC 様細胞由来の精子はラット未受精卵への授精により産仔の作出へ貢献することができた 。
研究2 ウサギ多能性幹細胞からの in vitro PGC 誘導
前年度までに進めてきたウサギ初期胚における PGC の出現過程の解析を元に、ウサギ多能性幹細胞を起点とした in vitro PGC 誘導法の開発に成功した。ウサギ多能性幹細胞から胚様体を作製し BMP4 で刺激することで、ラット同様に NANOS3-tdTomato を指標としたとき約 20-40% の効率で PGC 様細胞の誘導が可能になった。ウサギ胚由来の PGC と single cell RNA-seq によってその遺伝子発現プロファイルを比較したところ、両者は極めて近い特徴を示した (Kobayashi et al., Cell Reports (2021))。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題で主に取り扱うラット、ウサギにおいて、in vitro PGC 誘導法の開発に成功した。特にラットでは、マウス以外の動物において世界で初めて個体発生に貢献できる機能的な PGC 様細胞が誘導できることを証明でき、本成果は多くのメディアにも取り上げられた。またウサギでは初期胚における PGC の出現過程を実際の胚および今回開発した in vitro PGC 誘導法を用いることで詳細に解析することができ、似た初期胚の発生形式を取る大型動物やヒトの良いモデルとなることを示すことができた。以上より、計画した通り概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに得られたラット、ウサギの多能性細胞および PGC (in vivo, in vitro) のトランスクリプトームの情報に既報の動物種 (マウス、ブタ、サル、ヒト) の情報を加え、種横断的な比較を行う。そこから種間における生殖細胞形成の共通性と種特異性を明らかにする。特に全体の比較に限らず、マウスとラットの比較では齧歯類に共通する機構、ウサギ、ブタ、サル、ヒト間の比較では初期発生において円盤型の多能性エピブラストを形成する動物種として共通する機構、など動物種の特徴を鑑みた比較解析を行う。重要と思われる転写因子などに関しては、確立してきたラット、ウサギの in vitro PGC 誘導系、および作製した in vitro PGC からの配偶子形成・個体発生能評価を通じて、どのような機能を持つか適切に評価を行う。
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[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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