オスとメスの生殖細胞における染色体・核小体動態の解析

• 研究課題/領域番号: 18KK0200
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学 (2020-2021); 名古屋大学 (2018-2019)
• 研究代表者: 西村 俊哉 北海道大学, 水産科学研究院, 助教 (10758056)
• 研究分担者: 田中 実 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (80202175)
• 研究期間 (年度): 2018-10-09 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 生殖細胞 / メダカ / ライブイメージング / 染色体 / sycp3 / トランスジェニックメダカ / トランスジェニック / 核内動態 / 核小体 / イメージング

研究成果の概要

生殖細胞の性（精子になるか、卵になるか）の仕組みを明らかにするために、オスとメスの生殖細胞の核内動態を高解像度にライブイメージングで解析できる実験系の構築を行った（フランスとの国際共同研究）。マイクロ流路デバイスを用いて精巣組織を培養しながら、光毒性の小さいスピニングディスク型共焦点レーザー顕微鏡で撮影したところ、２４時間に渡り核内動態を追跡できる解像度で生殖細胞をモニターできた。また、減数分裂期のシナプトネマ構造（相同染色体が対合する際に形成する高次構造）をEGFPで可視化したトランスジェニックメダカの作出に成功し、減数分裂中の染色体動態をモニターできるようになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、ゲノム編集技術の登場により、標的クロマチン領域を可視化し、染色体の動態をライブイメージングできる技術が培養細胞で開発されてきた。その結果、染色体は静的なものではなく、核内をダイナミックに動き回っていることが新たに分かってきた。今後は、その動きにどのような生物学的意義があるのかを明らかにすることが課題であるが、そのためにin vivo（生体内）で解析できる実験系は重要となる。本研究においてメダカ生殖腺（精巣・卵巣）で確立したライブイメージング手法は、その解明に向けた重要な技術基盤となり、今後、精子と卵を作るための染色体の動態の違いを見出すことで、その意義の一端の解明に貢献できる。

研究成果

• [国際共同研究] College de France/Dr. Jean-Rene Hyunh(フランス)
• [国際共同研究] College de France(フランス)
• [雑誌論文] Zygotic nanos3 Mutant Medaka (Oryzias latipes) Displays Gradual Loss of Germ Cells and Precocious Spermatogenesis During Gonadal Development (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Toshiya、Tanaka Minoru
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 39 号: 3 ページ: 1-7
  • DOI: 10.2108/zs210123
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水産養殖における染色体操作技術とゲノム操作技術の利用と展望 (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Takafumi、Nishimura Toshiya
  • 雑誌名: 日本食品科学工学会誌 巻: 68 号: 7 ページ: 277-289
  • DOI: 10.3136/nskkk.68.277
  • NAID: 130008067814
  • ISSN: 1341-027X, 1881-6681
  • 年月日: 2021-07-15
• [雑誌論文] Dynamics of Spermatogenesis and Change in Testicular Morphology under ‘Mating’ and ‘Non-Mating’ Conditions in Medaka (Oryzias latipes) (2021)
  • 著者名/発表者名: Sumita Ruka、Nishimura Toshiya、Tanaka Minoru
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 38 号: 5 ページ: 436-443
  • DOI: 10.2108/zs210025
  • NAID: 210000165513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Medaka Larval Gonads by Immunohistochemistry and Confocal Laser Microscopy (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Tanaka M
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2218 ページ: 209-218
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-0970-5_17
  • ISBN: 9781071609699, 9781071609705
• [雑誌論文] Seasonal changes in NRF2 antioxidant pathway regulates winter depression-like behavior (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Okimura K, Shen J, Guh Y-J, Tamai K, Shimada A, Minou S, Okushi Y, Shimmura T, Furukawa Y, Kadofusa N, Sato A, Nishimura T, Tanaka M, Nakayama K, Shiina N, Yamamoto N, Loudon A.S, Nishiwaki-Ohkawa T, Shinomiya A, Nabeshima T, Nakane Y, and Yoshimura T
  • 雑誌名: PNAS 巻: - 号: 17 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1073/pnas.2000278117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Starvation causes female-to-male sex reversal through lipid metabolism in the teleost fish, medaka (Olyzias latipes) (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakae Yuta、Oikawa Akira、Sugiura Yuki、Mita Masatoshi、Nakamura Shuhei、Nishimura Toshiya、Suematsu Makoto、Tanaka Minoru
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 9 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1242/bio.050054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel components of germline sex determination acting downstream of foxl3 in medaka (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Mariko、Nishimura Toshiya、Saito Daisuke、Shigenobu Shuji、Takada Ritsuko、Gutierrez-Triana Jos? Arturo、Cerd?n Juan Luis Mateo、Takada Shinji、Wittbrodt Joachim、Suyama Mikita、Tanaka Minoru
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 445 号: 1 ページ: 80-89
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.10.019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal regulation of the lncRNA LDAIR modulates self-protective behaviours during the breeding season (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Shimmura T, Shinomiya A, Okimura K, Takehana Y, Furukawa Y, Shimo T, Senga T, Nakatsukasa M, Nishimura T, Tanaka M, Okubo K, Kamei Y, Naruse K, Yoshimura T
  • 雑誌名: Nature Ecology & Evolution 巻: 3 ページ: 845-852
  • NAID: 120006718405
  • 査読あり
• [学会発表] 雄も重要なメダカの雌性発生 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹内萌、川村祥史、荒井那允、山羽悦郎、藤本貴史、西村俊哉
  • 学会等名: 日本動物学会 北海道支部
• [学会発表] Germline sex determination by nanos3, a component of germ plasm, in medaka (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T and Tanaka M
  • 学会等名: 4th Strategic Meeting for Medaka Research 3rd Regional Fish Meeting
• [備考]
  • URL: http://www.cerclefser.org/en/portfolio_page/jean-rene-huynh/