雄性生殖細胞核のゲノムの刷込み、全能性の解析および制御機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11234206
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)
• Principal Investigator: 小倉 淳郎 理化学研究所, 遺伝工学基盤技術室, 室長(副主任研究員待遇) (20194524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 幸田 尚 東京工業大学, 遺伝子実験施設, 助手 (60211893)
• Keywords: マウス / 始原生殖細胞 / 発生工学 / 顕微授精 / 核移植クローン / 精母細胞 / 精子細胞

Research Abstract

本研究の目的は、顕微授精および核移植技術を利用し、各ステージの雄性生殖細胞ゲノムを含む胚を構築し、これらの胚における特定の遺伝子発現、メチル化状態の変化などを分子生化学的に解析することにより、雄性生殖細胞の一連の系譜におけるゲノム刷込みなどの父親側ゲノムの変化や全能性の消長などについて明らかにすることである。今年度は、マウスを用いて、以下の研究を実施した。
1.父方ゲノム刷込みの成立について:昨年度までに、胎齢11.5日の始原生殖細胞中で両アレルの刷込み記憶が消去されることを明らかにした。そこで、生後0.5日から3.5日までの生殖細胞(gonocyte)を用いてクローン胎仔を作製し、その刷込み遺伝子発現の多型解析を実施した。その結果、3.5日においてはほとんどの遺伝子はまだ父方刷込みが生じていなかったが、一方で12.5日始原生殖細胞クローンで片親性発現の消失をしている遺伝子のうち一部が父方ゲノム刷込みを回復していることがわかった。よってゲノム刷込みの消長は一様に単純ではなく、各遺伝子で別々に制御、されている可能性が示された。
2.新生仔期精細胞の受精能の検討:昨年度に引き続き、新生仔期の雄性生殖細胞、いわゆる"first wave"でのゲノム刷込みの進行を確認するために、新生仔雄マウスの精巣から取り出した円形精子細胞および一次精母細胞を用いて顕微授精を行った。17日から2ヶ月齢までの円形精子細胞から得られた胚の胚盤胞までの発生には雄の日齢の影響は見られなかったが、移植後に産子まで至る率は、雄の日齢が若いほど低下することが明らかになった。出生時に得られた産子の刷込み遺伝子の発現は正常であった。よって少なくとも一部のfirst wave精細胞で正常なゲノム刷込みを受けていると思われるが、一部にはその刷込みが不完全である可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] Ogonuki, N., et al.: "Pregnancy by the tubal transfer of embryos developed after injection of round spermatids into oocyte cytoplasm of the cynomolgus monkey (Macaca fascicularis)"Human Reproduction. (in press).
• [Publications] Ogonuki, N., et al.: "Fertilization of Oocytes and Birth of Normal Pups Following intracytoplasmic Injection with Spermatids in Mastomys (Praomys coucha)"Biology of Reproduction. (in press).
• [Publications] Ikawa, M., et al.: "Restoration of spermatogenesis by lentiviral gene transfer : Offspring from infertile mice"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 7524-7529 (2002)
• [Publications] Kashiwabara, S, et al.: "Regulation of spermatogenesis by testis-specific, cytoplasmic poly (A) polymerase TPAP"Science. 298. 1999-2002 (2002)
• [Publications] Inoue, K., et al.: "Improved postimplantation development of rabbit nuclear transfer embryos by activation with inositol 1,4,5-trisphosphate"Cloning and Stem Cells. 4(4). 311-317 (2002)
• [Publications] Kanatsu-Shinohara, M., et al.: "Allogeneic offspring produced by male germ line stem cell transplantation into infertile mouse testis"Biology of Reproduction. 68. 167-173 (2003)
• [Publications] Ogura, A., et al.: "Phenotypic effects of somatic cell cloning in the mouse"Cloning and Stem Cells. 4(4). 397-405 (2002)
• [Publications] Ogura, A., et al.: "New microinsemination techniques for laboratory animals"Theriogenology. 59. 87-94 (2003)
• [Publications] Kim, J.M., et al.: "Analysis of the mechanism for chromatin remodeling in the embryos reconstructed by somatic nuclear transfer"Biology of Reproduction. 67. 760-766 (2002)
• [Publications] Shinohara, T., et al.: "Birth of offspring following transplantation of cryopreserved immature testicular piece and in vitro microinsemination"Human Reproduction. 17. 3039-3045 (2002)
• [Publications] 小倉淳郎: "クローンは正常か?"遺伝. 56. 24-26 (2002)
• [Publications] 小倉淳郎: "疾患モデルとしてのクローンマウス"医学のあゆみ. 203. 499-502 (2002)
• [Publications] 小倉淳郎: "動物発生工学(岩倉洋一郎 他)"朝倉書店. 270 (2002)
• [Publications] Ogura, A., et al.: "Principles of Cloning (Cibelli, J. et al.)"Academic Press. 531 (2002)