Development of mouse-non-human primate chimera analysis innovating evaluation methods of human pluripotent stem cells

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03568
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Laboratory animal science
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Sugiyama Fumihiro 筑波大学, 医学医療系, 教授 (90226481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 知弥 筑波大学, 医学医療系, 助教 (60713485) ; 新美 君枝 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 専門職研究員 (10584534) ; 水野 聖哉 筑波大学, 医学医療系, 助教 (10633141) ; 高橋 英機 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 副部門長 (40446521)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: レポーターノックインマウス / 原腸胚 / 三胚葉 / 多能性幹細胞 / CRISPR/Cas9 / バイシストロニック

Outline of Final Research Achievements

Chimera formation between pluripotent stem cells (PSCs) and early embryos is the most rigorous method for assessing pluripotency of PSCs. Recently, it was revealed that human PSC injection into mouse gastrula-stage embryos resulted in efficient PSC integration and fate determination. However, it was difficult to easily analyze which germ layer tissue the PSC migrate, reside in and then differentiate. Therefore, in order to innovate the evaluation of human pluripotent stem cells, we produced a novel knock-in reporter mouse strain, MIERU (Multi-color Imaging of Embryonic Development by Reporter Units), by the CRISPR/Cas9 system and bicistronic gene expression system and then revealed that the three germ layers in MIERU mouse embryos at the gastrula stage were identified differentially.

Free Research Field

実験動物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マウス原腸胚において、Otx2-2A-tdTomatoマウスは外胚葉を、T-2A-TagBFPマウスは中胚葉を、Sox17-2A-EGFPマウスは内胚葉を、さらにトリプルノックインマウスは三胚葉を区別しマッピング可能であり、PSC評価のため原腸胚による異種間キメラ解析システムのツールとして有用であることを示した。またこれら各ノックインマウスは理研バイオリソース研究センターに寄託され、研究者がPSC評価や多能性研究だけでなく、in vivoにおける三胚葉分化研究等にも利用可能とした。