マウス生殖細胞形成を規定する遺伝子発現ダイナミクスとその破綻機構の解明

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18051018
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 斎藤 通紀 独立行政法人理化学研究所, 哺乳類生殖細胞研究チーム, チームリーダー (80373306)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗本 一基 独立行政法人理化学研究所, 哺乳類生殖細胞研究チーム, 研究員 (20415152) ; 薮田 幸宏 独立行政法人理化学研究所, 哺乳類生殖細胞研究チーム, 研究員 (30415327)
• Keywords: 生殖細胞 / 単一細胞 / 全能性 / ゲノムリプログラミング / マイクロアレイ / ES細胞 / 体細胞 / システム生物学

Research Abstract

代表研究者らは、単一細胞レベルでのマウス生殖細胞決定機構の解析系を立ち上げ、始原生殖細胞(Primordial Germ Cells;PGCs)決定に際する分子生物学的変化を捉える基礎を築いた。これをさらに発展させる目的で、我々は単一細胞から定量的かつ再現性良く発現遺伝子を増幅し、High density oligonucleotide microarrayにて解析可能とする系を確立(Kurimoto et al.,Nuc.Acids Res.,34,e42,2006,Nature protocols,in the press,2007)、この方法を用いて、生殖前駆細胞から、時系列に沿い、生殖細胞決定過程で起こる遺伝子発現動態の変遷を詳細に解析した。また生殖系列最初期に特異的な発現を示し、その決定に重要な役割を果たす遺伝子Blimp1(Ohinata et al.,Nature,436,207-213,2005)欠損細胞からの単一細胞cDNAを作成、その解析を行った。発生7.25日目のPGCと近隣体細胞を比較した結果、PGCにおいて発現上昇及び抑制される遺伝子の数はどちらもほぼ300程度で、決定PGCにおいて大規模な遺伝子発現抑制は見られないことが示された。PGC形成過程に伴いBlimp1陽性細胞群はHoxb1陽性Sox2陰性からHoxb1陰性Sox2陽性に変化すること、この過程に伴う転写制御因子群の潜在的階層的発現が明らかとなりつつある。Blimp1欠損細胞ではこの過程がほぼ完全に阻害され、Hoxb1陽性Sox2陰性の状態で停止することが明らかとなった(Kurimoto et al.,in preparation)。この過程で明らかとなったPGC形成に重要な可能性のある3つの遺伝子に関してノックアウトを開始している。

Research Products

• [Journal Article] Global single-cell cDNA amplification to provide a template for representative high-density oligonucleotide microarray analysis. (2007)
  • Author(s): Kurimoto, K., Yabuta, Y., Ohinata, Y., Saitou, M.
  • Journal Title: Nature Protocols (In the press)
• [Journal Article] Blimpl defines a progenitor population that governs cellular input to the sebaceous gland. (2006)
  • Author(s): Horsley, V., O'Carroll, D., Tooze, R., Ohinata, Y., Saitou, M., Obukhanych, T., Nussenzweig, M., Tarakhovsky, A., Fuchs, E.
  • Journal Title: Cell 126 Pages: 587-609
• [Journal Article] Gene expression dynamics during germline specification in mice identified by quantitative single-cell gene expression profiling. (2006)
  • Author(s): Yabuta, Y., Kurimoto, K., Ohinata, Y., Seki, Y., Saitou, M.
  • Journal Title: Biol. Reprod. 75 Pages: 705-716
• [Journal Article] Germline recruitment in mice : A genetic program for epigenetic reprogramming. (2006)
  • Author(s): Ohinata, Y., Seki, Y., Payer, B., O'Carroll, D., Surani, M.A., Saitou, M.
  • Journal Title: Ernst Schering Research Foundation Workshop 60 60 Pages: 143-174