Reconstitution of gamete integrity using pluripotent stem cells
| Project Area | Ensuring integrity in gametogenesis |
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| Project/Area Number |
18H05545
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
林 克彦 九州大学, 医学研究院, 教授 (20287486)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平尾 雄二 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, ユニット長 (10355349)
吉崎 悟朗 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (70281003)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥276,900,000 (Direct Cost: ¥213,000,000、Indirect Cost: ¥63,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥48,490,000 (Direct Cost: ¥37,300,000、Indirect Cost: ¥11,190,000)
Fiscal Year 2020: ¥50,310,000 (Direct Cost: ¥38,700,000、Indirect Cost: ¥11,610,000)
Fiscal Year 2019: ¥50,310,000 (Direct Cost: ¥38,700,000、Indirect Cost: ¥11,610,000)
Fiscal Year 2018: ¥76,440,000 (Direct Cost: ¥58,800,000、Indirect Cost: ¥17,640,000)
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| Keywords | 卵母細胞 / 原始卵胞 / 卵胞構造 / 多能性幹細胞 / in vitro gametogenesis / 体外培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体外培養系を用いて原始卵胞の静止状態を再現できる培養条件を検討した。前年までの結果により、体内の原始卵胞に特異的に発現する遺伝子は低酸素に反応性のものと細胞外マトリックスに関連するものであった。このため、まずはES細胞から誘導した卵母細胞を低酸素下で培養した。その結果、転写因子FOXO3が核内に局在した静止状態の卵母細胞が出現した。これらの卵母細胞は培養３週間を経ても小型のままであり、成長が停止しているものと考えられた。さらに遺伝子解析の結果、同一ではないものの生体内の原始卵胞中の卵母細胞と良く似た遺伝子発現プロファイルが得られた。これらの内容を論文として発表した（Shimamoto et al.PNAS 2019)。
また細胞外マトリックスの原始卵胞形成における役割について検討を行った。前年までの遺伝子解析では細胞外マトリックスに加えて、メカニカルストレスに反応する遺伝子も上昇していることが明らかになっていた。細胞外マトリックスの増加が細胞にメカニカルストレスを与えるという近年の研究を参考に、卵母細胞においても細胞外マトリックスを介したメカニカルストレスが成長の静止のためのシグナルであるという仮説を立てた。この仮説を証明するために、胎児卵巣を高圧力条件下で培養したところ、通常はほぼ全ての卵母細胞が成長するのに対し、高圧条件下では小型のままの卵母細胞が多数出現した。またこれらの卵母細胞ではFOXO3は核内に局在していた。これらのことから圧力ストレスが卵母細胞の成長を静止させるシグナルであることが示唆された。これらの内容を論文として発表した(Nagamtsu et al. Science Advs 2019)
卵巣組織の再構築については、前年に引き続き分化培養条件の検討を重ね、Nr5a1/Sf1/Ad4bpが発現する生殖隆起の細胞様の細胞が認められた。
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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
原始卵胞の形成に関わる環境因子（低酸素、細胞外マトリックスを介したメカニカルストレス）を同定することができた。生体内の卵巣において原始卵胞が局在する卵巣皮質では血管が少ないことや細胞外マトリックスが多いことが知られている。本研究結果はこれらの卵巣の組織学的な知見とよく相関し、生体内の原始卵胞の維持も低酸素や細胞外マトリックスに制御される微小環境が関わっていることが示唆された。これらの研究はいずれも論文発表にまで至っており、研究が概ね順調に進展していると思われる。
卵巣環境の再構築については、生殖隆起におけるマスター遺伝子と思われるNr5a1/Sf1/Ad4bpを発現する細胞が分化誘導された。これらは今後機能性を明らかにする必要があるが、これまでのところ研究は順調に発展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
原始卵胞の形成に関わる環境因子である低酸素とメカニカルストレスを組み合わせて培養することにより、生体内の原始卵胞の卵母細胞に最も近くなる条件を検討する。また様々な組み合わせで培養した卵母細胞の遺伝子発現を解析し、それぞれの環境因子に応答する遺伝子の候補について絞り込む。また体外培養において原始卵胞を経た卵母細胞の品質について検証する。
卵巣環境の再構築については、これまで得られているNr5a1/Sf1/Ad4bp陽性の細胞の機能評価を行う。具体的にはES細胞から誘導した始原生殖細胞様細胞(PGCLCs)とこれらの細胞を再凝集して、PGCLCsが卵母細胞に分化するかについて解析する。
また本年度はそれほど進捗しなかったが、原始卵胞からの初期活性化因子の機能的スクリーニングを進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Embryos and embryonic stem cells from the white rhinoceros.2018
Author(s)
Hildebrandt TB, Hermes R, Colleoni S, Diecke S, Holtze S, Renfree MB, Stejskal J, Hayashi K, Drukker M, Loi P, Groitz F, Lazzari G, Galli C.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 9
Pages: 2589-2589
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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