Development of a mouse model of human trisomy by chromosome transfer

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03638
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Mizutani Eiji 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (80443034)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水野 直彬 東京医科歯科大学, 高等研究院, プロジェクト研究員 (30815642) ; 山口 智之 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (80392158)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 染色体移植 / ES細胞 / キメラマウス

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to develop a technique for chromosome transfer between mammalian embryos and cells and to generate a new mouse model of human trisomy. We generated nuclear-transferred embryos by nuclear transfer of human cell nuclei into mouse oocytes and succeeded in visualizing and dispersing human chromosomes in the oocyte cytoplasm by injection of H2B-mCherry mRNA and treatment with reagents. The dispersed human chromosomes were isolated and injected into fertilized mouse eggs, which were then cultured to establish mouse ES cell lines possessing human chromosomes. The established ES cell lines were capable of forming chimeric mice by injecting them into fertilized embryos, and differentiated into various tissues in these chimeric mice while retaining the human chromosomes. This technology is expected to be applied to the creation of new animal models in the future.

Free Research Field

発生工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

染色体を直接操作する手法はこれまでに例がなく、本研究で確立された技術は哺乳類胚の染色体研究、発生工学研究に新たな視点と発展をもたらすものと期待される。染色体を一本丸ごと導入することで既知の染色体異常症の重要な研究ツールとなることに加え、胚性致死などで解析できる材料がない希少な染色体異常症に対する研究サンプルの提供が可能となる。これにより、医学においては言うに及ばす、動物の発生・分化といった基礎生物学上においても重要な知見をもたらすこととなる。また、将来初期胚での特定染色体操作が可能となれば、本邦が直面している少子化問題の一因である高齢出産に伴うトリソミーなどの根本治療法の確立も期待できる。