マウスモデルにおける生殖細胞での遺伝子治療の可能性の検討

• 研究課題/領域番号: 16689008
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 篠原 隆司 京都大学, 医学研究科, 教授 (30322770)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 29,640千円 (直接経費: 22,800千円、間接経費: 6,840千円); 2006年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2005年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2004年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
• キーワード: 幹細胞 / 精子形成 / 移植 / ゲノム / 遺伝子 / 分化 / バイオテクノロジー

研究概要

本研究の目的は精子幹細胞において相同組み替え現象を証明し、その細胞から個体化を行うことである。本年度我々はマウス精子幹細胞(Germline stem, GS細胞)に遺伝子導入を行い、マウスオクルジン遺伝子を破壊するベクターを用いて、オクルジン遺伝子の破壊マウスの作成に成功した。この結果、相同組み替えの頻度は2.3%であり、これは現在幅広く行われているマウスのEmbryonic stem (ES)細胞を用いた場合の相同組み替えの結果(4.5%)に対してやや低いものの十分に精子幹細胞を用いても遺伝子ノックアウトマウスの作成が可能であることを示すはじめての結果である。実際には我々の実験結果は遺伝子導入されたDNAが129マウスの由来で細胞がDBA2マウスだったために、この効率は同じ系統のDNAを使っていれば5-10倍の効率の改善が可能であったことが見込まれており、精子幹細胞はES細胞を利用した場合と少なくとも同等か、それ以上の頻度で相同組み替えを起こすことが可能であることを示すものでもある。
またさらに我々は異種の精巣を使い、ラットの産仔をマウスを仮親にして作成することにも成功した。これによりラットの飼育スペースの作成とその子孫作成にかかる時間を短縮(通常は3ケ月かかるところを6週間に短縮)することに成功した。
この両実験結果はともにProc Natl Acad Sci USA誌のNews articleとして取り上げられ、国内外の報道機関で幅広く報道されるに至った。現在我々のグループはこのマウスでの結果をほかの動物種(特にラット)へと展開し、これまで不可能であったマウス以外の動物種におけるノックアウト動物作成を次の目標として実験を展開している。

研究成果

• [雑誌論文] Production of kuockout mice by random and targeted mutagenesis in spermatogonial stem cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara et al.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103 ページ: 8018-8023
• [雑誌論文] Clonal origin of germcell colonies after spermatogonial transplantation in mice (2006)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara et al.
  • 雑誌名: Biol.Reprod. 75 ページ: 68-74
• [雑誌論文] Capillary morphogenesis gene(CMG)-1 is among the genes differentially expressed in mouse male germ line stem cells and ES cell. (2006)
  • 著者名/発表者名: Fujino et al.
  • 雑誌名: Mol.Reprod.Dev. 73 ページ: 955-966
• [雑誌論文] The germ of pluripotency (2006)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara et al.
  • 雑誌名: Nat.Biotechnol. 24 ページ: 663-664
• [雑誌論文] Rats produced by interspecies spermatogonial transplantation in mice and in vitro microinsemination (2006)
  • 著者名/発表者名: Shinohara et al.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103 ページ: 13624-13628
• [雑誌論文] Anchorage-independent growth of mouse male germline stem cells in vitro. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Sinohara M. et al.
  • 雑誌名: Biology o Reproduction 74,3 ページ: 522-529
• [雑誌論文] Genetic and epigenetic properties of mouse male germline stem cells during long-term culture. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • 雑誌名: Development 132,18 ページ: 4155-4163
• [雑誌論文] Germline niche transplantation restores fertility in infertile mice. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • 雑誌名: Human Reproduction 20,9 ページ: 2376-2382
• [雑誌論文] Long-term culture of mouse male germline stem cells under serum-or feeder-free conditions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M. et al.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 72,4 ページ: 985-991
• [雑誌論文] Spermatogenesis from epiblast and primordial germ cells following transplantation into postnatal mouse testis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Chuma, S.et al.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 117-122
• [雑誌論文] Genetic selection of mouse male germline stem cells in vitro : Offspring from single stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M.et al.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 72 ページ: 236-240
• [雑誌論文] Generation of pluripotent stem cells from neonatal mouse testis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M.et al.
  • 雑誌名: Cell 119 ページ: 1001-1012
• [雑誌論文] Transgenic mouse produced by retroviral transduction of male germline stem cells in vivo. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M.et al.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 71 ページ: 1202-1207
• [雑誌論文] Regulation of mouse spermatogonial stem cell self-renewing division by the pituitary gland. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M.et al.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 70 ページ: 1731-1737
• [雑誌論文] CD9 is a surface marker on mouse and rat male germline stem cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M.et al.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 70 ページ: 70-75