2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25712030
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大日向 康秀 独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, 客員研究員 (70415107)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生殖細胞 / iPS細胞 / 初期発生 / 多能性幹細胞 / 栄養膜幹細胞 |
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| Research Abstract |
マウスES/iPS細胞は、胚盤胞に移植をすれば、個体を構成する全ての細胞に分化できるが、ES/iPS細胞のみから個体を発生させた報告はこれまでにない。一方、受精卵は単一の細胞でありながら個体発生能をもつ。本研究においては、1)試験管内における卵母細胞の作製、2)新規栄養膜幹細胞とES/iPS細胞の凝集による胚の再構成、の2つの戦略により、試験管内で細胞から個体を発生させる技術を確立すること、即ち全能性を試験管内で人為的に誘導することを可能とし、その系を用い個体発生能の論理を解明することを目的としている。
本年度は、体細胞より簡便に多能性幹細胞を誘導し、キメラ貢献能、生殖細胞系列寄与能を評価可能とする系を開発し、査読付き学術誌に発表した(Tsukiyama et al.PLOS One 9,e92973(2014)(責任著者))。本報告はマウス-ラット異種キメラ個体内で機能的なラット精子を形成させた最初の報告でもある。またLIFを用いること無くキメラ貢献能、生殖細胞寄与能を有する新規多能性幹細胞株の樹立を試み、エピブラスト幹細胞培養培地を改変することによっても、これら多能性の上位指標を満たせることを示した(Tsukiyama et al PLOS ONE 9, e95329(2014)(責任著者))。また化学的定義培養条件下での新規栄養膜幹細胞株の樹立・維持法を確立し、特許の申請を行った(発明者)。更に本成果は査読付き学術誌に投稿中である(Ohinata et al (筆頭責任著者))。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
簡便な一度のプラスミドトランスフェクションのみで体細胞から多能性幹細胞を誘導し、それら多能性幹細胞の質についてキメラ貢献能、及び生殖細胞系列寄与能で評価可能とする系を確立し、マウス-ラット異種キメラ個体内でラット由来精子細胞を形成させることに成功、査読付き学術誌に責任著者として報告した。本結果は試験管内で生殖細胞系列細胞を誘導する実験の基盤技術であり、本研究を推進する上での基礎技術として用いられるものである。
また、LIFを用いることなくエピブラスト幹細胞培養培地を改変することによっても、キメラ貢献能、生殖細胞系列寄与能を有する新規多能性幹細胞を樹立・維持することに成功、査読付き学術誌に責任著者として報告した。本結果は齧歯類以外の哺乳動物種において、試験管内生殖細胞誘導を可能とするための基盤技術であり、本研究を推進する上での基礎技術として用いられるものである。
また、化学的定義培養条件において新規栄養膜幹細胞を樹立・維持することに成功した。本技術については単独の発明者として特許申請中であり、筆頭責任著者として査読付き学術誌に投稿中である。
これらの成果から当初目的についておおむね順調に進展していると自己評価するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年、試験管内で多能性幹細胞(エピブラスト、ES/iPS細胞)から最初期の生殖細胞である始原生殖細胞(PGC)を作製する技術が確立しつつある。これらは生体内へ移植すれば卵母細胞を形成する。しかし、試験管内でPGCから成熟した卵母細胞を誘導することには未だ誰も成功していない。私はこれまでに、試験管内で減数分裂開始前のPGCを培養し、減数分裂を進行させ、成熟した卵母細胞を誘導することに成功している(未発表)。これら誘導卵母細胞は、野生型精子との受精により前核期までは発生する。
今後は誘導効率と誘導卵母細胞の質を高め、PGCからの卵母細胞誘導技術を確立し、産仔の作出を目指す。更に、ES、iPS細胞から、第一にPGCを誘導し、第二にPGCから卵母細胞を誘導することで、雌性生殖細胞形成の全過程を試験管内で再構築することを目指す。
発生初期において、受精卵は卵割を繰り返し、最初に栄養膜外胚葉(TE)系列と内部細胞塊(ICM)系列への細胞運命の分岐が起きる。これまでにTE系列からは栄養膜幹細胞(TS細胞)、ICM系列からはES細胞が樹立されている。ES細胞のみでは個体が発生しない合理的な理由として、ES細胞からはTE系列細胞が生じないことが挙げられる。とはいえ、既存のTS細胞とES細胞の凝集によって胚の再構成に成功した報告もこれまでにない。私は本年度までに樹立に成功した新規TS細胞とES細胞の凝集によっては胚様構造を再構成することができることを見出している。
今後は新規TS細胞樹立についての報告を行い、新規TS細胞とES細胞の凝集による胚の再構成技術を確立することで細胞からの個体作出を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入予定であった超低温フリーザーが設置スペースの問題で、次年度の購入とせざるを得なかったため。
平成26年度5月に超低温フリーザーを購入する。
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