in vitroにおけるPGC産生および分化のための新規培養系開発

• 研究領域: 動物における配偶子産生システムの制御
• 研究課題/領域番号: 25114006
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 林 克彦 九州大学, 医学研究院, 教授 (20287486)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 98,670千円 (直接経費: 75,900千円、間接経費: 22,770千円); 2017年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2016年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2015年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2014年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2013年度: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
• キーワード: 多能性幹細胞 / 卵母細胞 / ES/iPS細胞 / 原始卵胞 / 発生・分化 / 細胞・組織 / 始原生殖細胞 / 配偶子形成 / 体外培養 / 卵子

研究成果の概要

卵子のもつ生物学的・医学的価値は極めて大きく、体外培養で卵子を産生する手法の開発は長い間望まれていました。本研究では種々の培養条件を検討することにより世界で初めて、多能性幹細胞（ES細胞およびiPS細胞）から卵子までのすべての過程を培養皿上で行う卵子産生培養システムを構築しました。この培養システムで得られた卵子は、受精により個体にまで発生しました。この方法では成体のマウスの尻尾の組織由来のiPS細胞からも機能的な卵子を得ることができました。体外培養下で多能性幹細胞から卵子に至る過程は、生体内の卵子の形成過程を概ね踏襲しており、改善点はあるものの、培養モデルとして十分に有用と考えられます。

研究成果

• [国際共同研究] ドイツ・ライボビッツ野生動物保護研究所/マックスデュルブリック医学研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] Max Delbruck Ctr. for Molecular Medicine(ドイツ)
• [雑誌論文] Bone morphogenetic protein and retinoic acid synergistically specify female germ‐cell fate in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi Hidetaka、Ohta Hiroshi、Nagaoka So、Nakaki Fumio、Sasaki Kotaro、Hayashi Katsuhiko、Yabuta Yukihiro、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 36 号: 21 ページ: 3100-3119
  • DOI: 10.15252/embj.201796875
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stem cells, in vitro gametogenesis and male fertility (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagamatsu Go、Hayashi Katsuhiko
  • 雑誌名: Reproduction 巻: 154 号: 6 ページ: F79-F91
  • DOI: 10.1530/rep-17-0510
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstitution of mouse oogenesis in a dish from pluripotent stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Katsuhiko、Hikabe Orie、Obata Yayoi、Hirao Yuji
  • 雑誌名: Nature Protocols 巻: 12 号: 9 ページ: 1733-1744
  • DOI: 10.1038/nprot.2017.070
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikabe O, Hamazaki N, Nagamatsu G, Obata Y, Hirao Y, Hamada N, Shimamoto S, Imamura T, Nakashima K, Saitou M, Hayashi K
  • 雑誌名: Nature 巻: 539 号: 7628 ページ: 299-303
  • DOI: 10.1038/nature20104
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Production of functional oocytes from mouse pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Hikabe O, Hamazaki N, Nagamatsu G, Shimamoto S, Hamada N.
  • 雑誌名: Protocol Exchange. 巻: -
  • DOI: 10.1038/protex.2016.065
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Global Landscape and Regulatory Principles of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirane K, Kurimoto K, Yabuta Y, Yamaji M, Satoh J, Ito S, Watanabe A, Hayashi K, Saitou M, Sasaki H.
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 39 ページ: 87-103
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete in vitro generation of fertile oocytes from mouse primordial germ cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Morohaku K, Tanimoto R, Sasaki K, Kawahara-Miki R, Kono T, Hayashi K, Hirao Y, Obata Y
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA. 巻: 113 ページ: 9021-9026
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rewinding the process of mammalian extinction. (2016)
  • 著者名/発表者名: Saragusty J, Diecke S, Drukker M, Durrant B, Friedrich B-N I, Galli C, Göritz F, Hayashi K, Hermes R, Holtze S, Johnson S, Lazzari G, Loi P, Loring JF, Okita K, Renfree MB, Seet S, Voracek T, Stejskal J, Ryder OA, Hildebrandt TB.
  • 雑誌名: Zoo Biol. 巻: 35 号: 4 ページ: 280-292
  • DOI: 10.1002/zoo.21284
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative Dynamics of Chromatin Remodeling during Germ Cell Specification from Mouse Embryonic Stem Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurimoto, K., Yabuta, Y., Hayashi, K., Ohta, H., Kiyonari, H., Mitani, T., Moritoki, Y., Kohri, K., Kimura, H., Yamamoto, T., Katou, Y., Shirahige, K., Saitou, M.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 16 号: 5 ページ: 517-532
  • DOI: 10.1016/j.stem.2015.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Possibilities in Germ Cell Research: An Engineering Insight. (2015)
  • 著者名/発表者名: Esfandiari F, Mashinchian O, Ashtiani MK, Ghanian MH, Hayashi K, Saei AA, Mahmoudi M, Baharvand H.
  • 雑誌名: Trends in Biotechnology 巻: 33 号: 12 ページ: 735-746
  • DOI: 10.1016/j.tibtech.2015.09.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hayashi K, Saitou M. (2014)
  • 著者名/発表者名: Perspectives of germ cell development in vitro in mammals.
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 85(6) 号: 6 ページ: 617-626
  • DOI: 10.1111/asj.12199
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Perspectives of germ cell development in vitro in mammals. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K1, Saitou M.
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 85(6) ページ: 617-626
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 卵母細胞分化培養系から得られる新知見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第13回生殖発生医学
  • 招待講演
• [学会発表] In vitro reconstitution of oogenesis in the mouse; how to establish the culture system, mostly empirical (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Asia-Pacific Bioinformatics Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Understanding of oogenesis by stem cell-based technologies (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: KEY Forum 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 試験管内で機能的な生殖細胞をつくる～試験管内で世代交代はできるのか？～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本動物学会第69回関東支部大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2017-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] 生殖細胞系列の体外再構築とその利用について (2017)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 関西生殖医学集談会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2017-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] A model of functional egg production in a dish (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K
  • 学会等名: KOSAR
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2017-02-26
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a Model Culture System to Produce Eggs in Vitro (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Ovarian Club X
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 卵母細胞の再構築系で見えてくるもの (2017)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] 卵子の再生技術から見えてくるもの (2017)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第62回日本生殖医学会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Possibility of gametogenesis in vitro from stem cells; what we need for application - (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: PSRM2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 皮膚からの卵子作製 ～マウス知見をもとに～ (2017)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本IVF学会
  • 招待講演
• [学会発表] Understanding of PGC-oocyte differentiation using in vitro reconstitution system (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: World Congress of Reproductive Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 卵母細胞の形成機構の解明と再生〜体内と培養系の狭間にみえてくるもの〜 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第35回日本受精着床学会
  • 招待講演
• [学会発表] Reconstitution As a Tool for a Better Understanding of Germ Cell Development (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Society for the Study on Reproduction
  • 招待講演
• [学会発表] Verification of Artificial Oocytes from Stem Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 招待講演
• [学会発表] FUNCTIONAL EGGS CREATED IN A DISH FROM MOUSE PLURIPOTENT STEM CELLS (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: ISSCR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying differentiation from primordial germ cells to oocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マウス多能性幹細胞を用いた体外培養による卵子形成過程の再構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第29回日本動物実験代替法学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] 人工配偶子の作製技術の最前線 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本IVF学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2016-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] マウスの卵母細胞系列の再構築系とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第88回日本遺伝学会
  • 発表場所: 三島
  • 年月日: 2016-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] Artificial gametes derived from pluripotent stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K
  • 学会等名: AAAP Animal Science Congress
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2016-08-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 生殖細胞系列分化培養系におけるサイトメトリー技術の適用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第26回日本サイトメトリー学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Derivation of Germ Cells from Stem Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K
  • 学会等名: IFFS2016
  • 発表場所: Delhi, India
  • 年月日: 2016-06-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Artificial oocyte production from pluripotent stem cells in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K
  • 学会等名: Epigenetic Penetrance of Reproductive Technologies
  • 発表場所: Teramo, Italy
  • 年月日: 2016-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 培養皿上で受精可能な卵子をつくる～基礎と応用に向けて～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本生殖再生医学会
  • 発表場所: シェーンバッハ・サボー（東京）
  • 年月日: 2016-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] 試験管内生殖細胞の最前線と課題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本生殖内分泌学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2016-01-09
  • 招待講演
• [学会発表] Reconstitution of mouse oogenesis in vitro (2015)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Derivation of Germ Cells from Stem Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: HAYASHI, Katsuhiko
  • 学会等名: World Congress on In Vitro Fertilization
  • 発表場所: Tivoli Congress Center, Copenhagen
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 人工配偶子の最前線と課題 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本IVF学会
  • 発表場所: アクロス福岡
  • 年月日: 2015-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 雄から卵子？：体外卵子産生系で見えてくるもの (2015)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2015-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] 雌性生殖細胞系列サイクルの試験管内再構成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2015-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Reconstitution of the Female Germline in a Dish (2015)
  • 著者名/発表者名: HAYASHI, Katsuhiko
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Fertilization & Activation of Development)
  • 発表場所: Holderness School
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 多能性幹細胞から生殖細胞への分化誘導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 生殖医療学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2015-04-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Artificial Gameteの現状と今後の展望～技術開発とその意義～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 日本医学会総会2015関西
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2015-04-11
  • 招待講演
• [学会発表] Propagating generations of healthy mice using manufactured oocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Ovarian Club V
  • 発表場所: 香港
  • 年月日: 2015-01-31 – 2015-02-02
  • 招待講演
• [学会発表] Propagating generation of healthy mice using manifactured oocytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Ovarian Club V
  • 発表場所: 香港
  • 年月日: 2015-01-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generation of eggs from mouse embryonic stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Society of Reproduction and Fertility
  • 発表場所: エジンバラ（英国）
  • 年月日: 2014-09-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generation of eggs from mouse embryonic stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: Society of Reproduction and Fertility
  • 発表場所: 英国
  • 年月日: 2014-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] In vitro germline formation from pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第４7回日本発生生物学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] in vitro gemline formation from pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: 林克彦
  • 学会等名: 第47回日本発生生物学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-27
  • 招待講演
• [学会発表] Prospects of gamete production from pluripotent stem cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: The 45th meeting of the Dutch Society of Obstetrics and Gynaecology
  • 発表場所: オランダ
  • 年月日: 2014-05-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Making Oocytes and Babies from Stem Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: The Congress of the Asia Pacific Initiative on Reproduction
  • 発表場所: オーストラリア
  • 年月日: 2014-04-04 – 2014-04-06
  • 招待講演
• [学会発表] Making Oocytes abd Babies from Stem Cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Hayashi
  • 学会等名: The Congress of the Asia Pacific Initiative on Reproduction
  • 発表場所: ブリスベン（オーストラリア）
  • 年月日: 2014-04-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] 始原生殖細胞を機能的に成熟した卵母細胞へと分化させる培養方法 (2016)
  • 発明者名: 尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
  • 権利者名: 尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-09-16
• [産業財産権] 始原生殖細胞を機能的に成熟した卵母細胞へと分化させる培養方法 (2015)
  • 発明者名: 尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
  • 権利者名: 尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-09-17
  • 外国
• [学会・シンポジウム開催] The International Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro (2017)