2013 Fiscal Year Annual Research Report

生殖細胞と多能性幹細胞の相互転換機構

Research Project

Project/Area Number	24390097
Research Institution	Kitasato University
Principal Investigator	木村透北里大学, 理学部, 教授 (50280962)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	生殖細胞 / 多能性 / 幹細胞 / 相互転換 / 分化誘導 / iPS細胞
Research Abstract	１、生殖細胞から多能性幹細胞へのリプログラミング生殖細胞のもととなる始原生殖細胞は、増殖因子で刺激すると、EG細胞（embryonic germ cell）と呼ばれる多能性幹細胞へと初期化される。一方、体細胞は、初期化因子群を遺伝子導入することで人工多能性幹細胞（iPS細胞：induced pluripotent stem cell）へと初期化される。昨年度、iPS細胞を誘導する初期化因子の機能を代替できる小分子化合物が、始原生殖細胞も初期化できることを明らかにし、その細胞をiEG細胞（induced EG cell）と名付けた。本年度は、iEG細胞が、胚性幹細胞（ES細胞：embryonic stem cell）やiPS細胞と同じ遺伝子発現様式を示すこと、キメラマウスに寄与できることを明らかにすることができた。以上の結果は、生殖細胞の初期化と体細胞の初期化には、共通の分子機構が存在することを示したものである。また、我々は、Aktシグナルは、始原生殖細胞の初期化を促進することを示してきた。本年度は、このシグナルの活性化が、iPS細胞の誘導効率も上昇させることを示した。iPS細胞を誘導するときに変化する遺伝子や小分子RNAについて網羅的解析を行った。２、多能性細胞から生殖細胞への試験管内分化誘導系の確立と解析中胚葉と始原生殖細胞は、発生の同じ時に同じ場所で分化することが知られている。昨年度までに、ES細胞の中胚葉分化誘導系を用いて、様々なシグナルの阻害剤・活性化剤をスクリーニングすることで、MAPK（Mitogen- Activated Protein Kinase）シグナルを阻害すると、ES細胞から試験管内で始原生殖細胞様の細胞を誘導できることを見出した。本年度は、その細胞のエピジェネティックな状態や、生殖細胞としての分化能を移植実験を用いて解析した。この研究成果によりMAPKシグナルの活性化と不活性化が、中胚葉と生殖細胞への運命づけを区別する可能性を示した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 生殖細胞と体細胞の初期化のメカニズムの共通性を示すことができた。また、試験管内におけるES細胞からの生殖細胞の分化誘導研究では、MAPKシグナルが、中胚葉と生殖系列への運命の分離を規定することを示すことができた。どちらの研究についても、質の高いデータを集積することができたので、学術論文として投稿中であり、現在revise実験まで進展させることができた。
Strategy for Future Research Activity	小分子化合物を用いた生殖細胞の初期化、および、MAPKシグナルによる生殖細胞分化の成果を、学術論文として成果発表する。また、Aktシグナルは体細胞も生殖細胞も初期化することを明らかにしてきたが、iPS細胞を誘導する系を用いることで、Aktシグナルが初期化を促進する分子機構を解明する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	平成２５年４月に、大阪大学から北里大学に異動したため、マウスのコロニーを再構築する必要があり、そのために次年度使用額が生じた。初期化と分化誘導の研究のために、「物品費」として、消耗品（マウス飼育、研究試薬、培養器具・溶液、ウシ胎仔血清など）の購入に使用する。