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発生休止が制御する生殖ライフスパン

計画研究

研究領域動的な生殖ライフスパン:変動する生殖細胞の機能と次世代へのリスク
研究課題/領域番号 23H04949
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関大阪大学

研究代表者

林 克彦  大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20287486)

研究分担者 加藤 譲  関西学院大学, 生命環境学部, 准教授 (60570249)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2028-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
143,520千円 (直接経費: 110,400千円、間接経費: 33,120千円)
2025年度: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円)
2024年度: 23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)
2023年度: 48,620千円 (直接経費: 37,400千円、間接経費: 11,220千円)
キーワード卵母細胞 / 卵巣 / 原始卵胞 / 発生休止
研究開始時の研究の概要

本研究は、卵母細胞の発生休止に必須な遺伝子・ゲノムネットワークと体細胞環境を明らかにして、その破綻が生殖ライフスパンにおける卵母細胞の質的・量的な制御に与える影響を検証する。これと同時に、体外培養および生体内において卵母細胞の発生休止状態を可視化するライブイメージングシステムを開発することにより、その動態を観察する。この研究は生殖ライフスパンにおいて生殖細胞が機能性を獲得するメカニズムの理解に貢献する。

研究実績の概要

本研究では卵母細胞の発生休止に十分な転写因子ネットワークおよび細胞ネットワークを再構築するとともに、発生休止状態を可視化するライブイメージングシステムを構築する。また同定された転写因子・細胞ネットワークに摂動を加えることにより、その後の生殖ライフスパンにおける影響を解析することを目的としている。
本年度において、発生休止を再現できる再構築系を用いて、FOXO3の標的遺伝子の候補を時系列的遺伝子発現およびATAC-seqにより単離した。これらの遺伝子の中から代謝に関わる遺伝子が多く得られたので、それらの機能的な解析を進めている。
また卵巣の再構築系および生体内の卵母細胞の発生休止状態を観察できるライブイメージングシステムを開発している。具体的には、まず生体の卵巣を用いて発生休止状態を長く維持できる培養条件を決定した。この条件下では、胎仔卵巣(通常の条件下ではほとんどの卵母細胞は発生休止しない)の卵母細胞に効果的に発生休止を誘導でき、数ヶ月に渡り発生休止状態を維持できる。またこれと同時に再構築した卵巣における卵胞形成を可視化できるマイクロデバイスを開発した。このマイクロデバイスは顕微鏡に設置可能で、焦点深度の深い観察を可能とする。今後はこれらの培養条件とマイクロデバイスを用いて、卵胞の可視化を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の当初の目的は、卵母細胞の発生休止に必要な遺伝子・細胞ネットワークを明らかにして、その破綻が生殖ライフスパンに与える影響を検証することである。具体的には、以下の3つの目標を設定している。(1)卵母細胞の発生休止に十分な転写因子ネットワークを明らかにして、それらの標的となるゲノム領域の変化が卵母細胞の質的・量的な制御に与える影響を検証する。(2)卵母細胞の発生休止に必要な体細胞環境を再構築して卵母細胞との相互作用を明らかにして、その破綻が卵母細胞の質的・量的な制御に与える影響を検証する。(3)体外培養および生体内において卵母細胞の発生休止状態を可視化するライブイメージングシステムを開発して、発生休止に伴う非膜性構造体の動的変化やオルガネラの局在変化を観察するとともに、卵母細胞における転写や代謝状態の変化との関連付けを行う。
これらの目標に応じて本年度では(1)FOXO3を中心とした遺伝子ネットワークの解明、(2)卵母細胞の発生休止を長期間に渡り維持できる培養条件の決定、(3)ライブイメージングをするためのマイクロデバイスの開発、を行なった。これらは本研究の目的を達成するための基盤であり、おおむね順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

発生休止を制御する遺伝子ネットワークの解明については、FOXO3の標的遺伝子のうち代謝に関係する遺伝子に着目して、その機能を解析する。具体的にはFOXO3が結合するゲノム領域を欠損させた細胞およびマウスを用いて、卵母細胞の発生休止状態や卵母細胞の成熟および発生能の変化について検討する。これによりFOXO3を中心とした遺伝子ネットワークの機能解析を進める。
発生休止の再構築については、現在までに胎仔卵巣を用いた培養条件が決定している。今後はこの培養条件が再構成卵巣(生殖細胞および卵巣体細胞がともに多能性幹細胞から誘導された卵巣)においても卵母細胞の発生休止を誘導するかを検討する。これらが誘導された場合には遺伝子発現解析により、培養条件下と生体内での卵母細胞の発生休止の類似性について確認する。
ライブイメージングについては、これまで開発したマイクロデバイスを用いて、発生休止状態の卵母細胞を長期間に渡りライブイメージングするための条件検討を行う。特に卵母細胞内のオルガネラを標識できる細胞を用いて、その間の卵母細胞の状態などについて可視化できるようにする。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Ethical and legal challenges in assisted same-sex conception through in vitro gametogenesis2024

    • 著者名/発表者名
      Adashi Eli Y.、Hayashi Katsuhiko、Cohen I. Glenn
    • 雑誌名

      Nature Medicine

      巻: 30 号: 2 ページ: 322-323

    • DOI

      10.1038/s41591-023-02689-7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient derivation of embryonic stem cells and primordial germ cell-like cells in cattle2024

    • 著者名/発表者名
      SHIRASAWA Atsushi、HAYASHI Masafumi、SHONO Mayumi、IDETA Atsushi、YOSHINO Takashi、HAYASHI Katsuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Reproduction and Development

      巻: 70 号: 2 ページ: 82-95

    • DOI

      10.1262/jrd.2023-087

    • ISSN
      0916-8818, 1348-4400
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Determining the potency of primordial germ cells by injection into early mouse embryos2024

    • 著者名/発表者名
      Sepulveda-Rincon Lessly P.、Wang Yi-Fang、Whilding Chad、Moyon Benjamin、Ojarikre Obah A.、Maciulyte Valdone、Hamazaki Nobuhiko、Hayashi Katsuhiko、Turner James M.A.、Leitch Harry G.
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 59 号: 6 ページ: 695-704

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2024.01.022

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A stem cell zoo uncovers intracellular scaling of developmental tempo across mammals2023

    • 著者名/発表者名
      Lazaro Jorge、Costanzo Maria、Sanaki-Matsumiya Marina、Girardot Charles、Hayashi Masafumi、Hayashi Katsuhiko、Diecke Sebastian、Hildebrandt Thomas B.、Lazzari Giovanna、Wu Jun、Petkov Stoyan、Behr Rudiger、Trivedi Vikas、Matsuda Mitsuhiro、Ebisuya Miki
    • 雑誌名

      Cell Stem Cell

      巻: 30 号: 7 ページ: 938-949

    • DOI

      10.1016/j.stem.2023.05.014

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In vitro fertilization program in white rhinoceros2023

    • 著者名/発表者名
      Hildebrandt T、Holtze S、Colleoni S、Hermes R、Stejskal J、Lekolool I、Ndeereh D、Omondi P、Kariuki L、Mijele D、Mutisya S、Ngulu S、Diecke S、Hayashi K、Lazzari G、de Mori B、Biasetti P、Quaggio A、Galli C、Goeritz F
    • 雑誌名

      Reproduction

      巻: 166 号: 6 ページ: 383-399

    • DOI

      10.1530/rep-23-0087

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In Vitro Maturation, In Vitro Oogenesis, and Ovarian Longevity2023

    • 著者名/発表者名
      Silber Sherman J.、Goldsmith Sierra、Castleman Leilani、Hayashi Katsuhiko
    • 雑誌名

      Reproductive Sciences

      巻: online 号: 5 ページ: 1234-1245

    • DOI

      10.1007/s43032-023-01427-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 多能性幹細胞を用いた生殖器官の再構築2023

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本医学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstitution and Manipulation of Gametogenesis Using Mouse Pluripotent Stem Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Hayashi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Germinal Stem Cell Biology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 試験管内再構築系を用いて卵子を作る・知る2023

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本卵子学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 卵巣再構築による卵子の作製2023

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本受精着床学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstitution of Gametogenesis Using Pluripotent Stem Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Hayashi
    • 学会等名
      International Society for In Vitro Fertilization
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-06-20  

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