精子幹細胞への人工染色体導入による不妊症モデルマウスの遺伝子治療

• 研究課題/領域番号: 18K14611
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分42040:実験動物学関連
• 研究機関: 大阪大学 (2019); 京都大学 (2018)
• 研究代表者: 渡邉 哲史 大阪大学, 蛋白質研究所, 特任助教(常勤) (80769018)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 遺伝子治療 / 人工染色体 / ベクター / 遺伝子導入 / 染色体導入 / GS細胞 / 生殖細胞 / 不妊症 / c-kit / 精子幹細胞 / 精巣 / 精子形成

研究成果の概要

精子幹細胞は生殖細胞の中で唯一自己複製能力をもつ細胞であるため、発生工学の格好の標的である。申請者はこれまでプラスミドやウイルスベクターを用いて雄性不妊マウスの生殖細胞の遺伝子治療を試みたが、生理的な遺伝子発現を再現できず失敗してきた。そこで本研究では申請者が最近開発した精子幹細胞への人工染色体導入法を利用し、標的遺伝子の生理的な発現を再現することでKit変異マウスの精子幹細胞から精子形成の誘導を試みた。その結果、モデル実験に用いるkit変異精子幹細胞及びkit遺伝子座を組み込んだ人工染色体ベクターを作製することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

精子幹細胞は生殖細胞の中で唯一自己複製能力をもつ細胞であるため、発生工学の格好の標的である。ゲノム編集技術の登場により、近年ヒト生殖細胞での遺伝子操作について興味が高まっているが、現段階では適当な手法がない。申請者はこれまでプラスミドやウイルスベクターを用いて雄性不妊マウスの生殖細胞の遺伝子治療を試みたが、生理的な遺伝子発現を再現できず失敗してきた。人工染色体は生理的な遺伝子発現を再現しながら、ホスト細胞の遺伝子に改変を加えない。また、次世代に伝わらない点でも他の手法よりも優れており、ヒト生殖細胞研究および遺伝子治療法開発に大きな影響を与える。

研究成果

• [雑誌論文] ROS amplification drives mouse spermatogonial stem cell self-renewal. (2019)
  • 著者名/発表者名: Morimoto H, Kanatsu-Shinohara M, Ogonuki N, Kamimura S, Ogura A, Yabe-Nishimura C, Mori Y, Morimoto T, Watanabe S, Otsu K, Yamamoto T, *Shinohara T.
  • 雑誌名: Life Sci Alliance 巻: 2 号: 2 ページ: 2-2
  • DOI: 10.26508/lsa.201900374
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] miR-124 dosage regulates prefrontal cortex function by dopaminergic modulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kozuka T, Omori Y, Watanabe S, Tarusawa E, Yamamoto H, Chaya T, Furuhashi M, Morita M, Sato T, Hirose S, Ohkawa Y, Yoshimura Y, Hikida T, Furukawa T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: Mar 5;9(1) 号: 1 ページ: 3445-3445
  • DOI: 10.1038/s41598-019-38910-2
  • NAID: 120006579467
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sendai virus-mediated transduction of mammalian spermatogonial stem cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S., Kanatsu-Shinohara, M., Shinohara T.
  • 雑誌名: Biol. Reprod. 巻: 100 号: 2 ページ: 523-534
  • DOI: 10.1093/biolre/ioy192
  • 査読あり
• [雑誌論文] ROS amplification drives mouse spermatogonial stem cell self-renewal (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Morimoto, Mito Kanatsu-Shinohara, Narumi Ogonuki, Satoshi Kamimura, Atsuo Ogura, Chihiro Yabe-Nishimura, Yoshifumi Mori, Takeshi Morimoto, Satoshi Watanbe, Kinya Otsu, and Takashi Shinohara
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible inhibition of the blood-testis barrier protein improves stem cell homing in mouse testes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M, Morimoto H, Watanabe S, Shinohara T.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 号: 6 ページ: 511-522
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-093
  • NAID: 130007530501
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lrit1, a Retinal Transmembrane Protein, Regulates Selective Synapse Formation in Cone Photoreceptor Cells and Visual Acuity (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueno Akiko、Omori Yoshihiro、Sugita Yuko、Watanabe Satoshi、Chaya Taro、Kozuka Takashi、Kon Tetsuo、Yoshida Satoyo、Matsushita Kenji、Kuwahara Ryusuke、Kajimura Naoko、Okada Yasushi、Furukawa Takahisa
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 22 号: 13 ページ: 3548-3561
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.03.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Gene transduction into spermatogonial stem cells and testes by Adeno-associated virus (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe
  • 学会等名: Gordon Research conference, Mammalian Reproduction
  • 国際学会
• [産業財産権] 雄性生殖細胞またはセルトリ細胞にポリヌクレオチドを導入する方法 (2018)
  • 発明者名: 渡邉哲史、篠原隆司
  • 権利者名: 渡邉哲史、篠原隆司
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
  • 外国