2020 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of repertoire dynamics of germ cell development
| Project Area | Ensuring integrity in gametogenesis |
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| Project/Area Number |
18H05551
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
吉田 松生 基礎生物学研究所, 生殖細胞研究部門, 教授 (60294138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 隼明 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 助教 (30613723)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 生殖細胞 / レパートリー / 細胞系譜 / バーコーディング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は以下のような研究を遂行し、生殖細胞の発生様式の異なる哺乳類と鳥類における配偶子インテグリティ成立プロセスの解析を進めた。まず、2019年度までに確立した、マウス生殖細胞特異的に多数の異なる配列（バーコード）を導入する実験系を用いて、胎児生殖細胞にバーコードを導入し、発生の進んだ段階の生殖細胞および精子を介して次世代に伝わったバーコードのデータ取得を進めた。また、本解析に必要な情報である、胎児期の生殖細胞数を、３次元顕微鏡画像より計測するアルゴリズムを共同開発した。これらのデータを用いて、海外研究協力者とともに解析手法を開発しながら、クローンレパートリー数の動態解析を行った。さらに、2019年度までにマウス精巣を異なる温度で培養することで明らかにした、深部体温程度の温度上昇によって、精子形成、とくに減数分裂の進行が障害を受ける分子メカニズムの解明を進め、DNA二重鎖切断の修復および相同染色体の対合が障害されること、障害を受けた細胞は減数分裂チェックポイントによって除去されることを明らかにした（以上は、研究代表者吉田が行った）。鳥類においては、ニワトリ生殖細胞の培養条件を改善し、遺伝子導入の条件の検討を進めた (以上は、研究分担者中村が行った)。
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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
上記のように本研究は進行している。2019年度にコロナウイルス感染症の影響などで、計画以上に時間を要したバーコード導入や培養条件の最適化については、最適化した実験条件を用いて信頼できるデータを網羅的に取得することができた。以上から、概ね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には、現在進行している研究を推進することで、本研究の目的の達成を目指す。それを通して、本研究領域の研究の進展に貢献する。マウス生殖細胞のレパートリー動態については、本年度までに取得したバーコード頻度についてのデータの取得を完了する。海外研究協力者とともに数理統計解析を行い、個体に含まれる生殖細胞レパートリーの変遷を高い精度で推定することを実現する。レパートリーが減少する段階が同定されれば、その時期の生殖細胞の不均一性を検討する。さらに、細胞系譜と遺伝子発現の情報を紐づけて解析する実験系を導入する。マウス精子形成の高温感受性については、高温で障害を受ける減数分裂のステップと分子マシナリーを絞り込む。深部体温程度の温度上昇に感応するメカニズムの解明を目指して、候補分子の各種変異体の解析を行う。鳥類では、ニワトリ生殖細胞への遺伝子導入効率とその培養効率を改善することで、遺伝子改変した安定細胞株樹立の効率化を図る。また、Brainbow 2.1ならびにdead end MCMが導入された遺伝子改変ニワトリの作出を進め、生殖細胞を複数の蛍光タンパク質でランダムにパルス標識することで、生殖細胞系譜の運命を追跡する。
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[Journal Article] EXOC1 plays an integral role in spermatogonia pseudopod elongation and spermatocyte stable syncytium formation in mice2021
Author(s)
Osawa Yuki, Murata Kazuya, Usui Miho, Kuba Yumeno, Le H Thu, Mikami Natsuki, Nakagawa Toshinori, Daitoku Yoko, Kato Kanako, Shawki H Hassan, Ikeda Yoshihisa, Kuno Akihiro, Morimoto Kento, Tanimoto Yoko, Dinh T T Huong, Yagami Ken-ichi, Ema Masatsugu, Yoshida Shosei, Takahashi Satoru, Mizuno Seiya, Sugiyama Fumihiro
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Journal Title
eLife
Volume: 10
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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