ラットES細胞を用いたナイーブ型幹細胞が持つ潜在的多能性の活性化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 19K23711
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0605:獣医学、畜産学およびその関連分野
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 及川 真実 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 特任研究員 (30732903)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ラット / ナイーブ型幹細胞 / 多能性

研究開始時の研究の概要

ナイーブ型ES細胞は、生殖細胞を含むほぼ全ての細胞種に分化する多能性を持つが、それらの細胞に直接分化することはできない。まずはES細胞から、エピブラスト様細胞など少し発生の進んだ状態を経由し、潜在的であった多能性が活性化されることで、はじめて分化が可能になる。したがって、この過程はその先の多様な細胞種への効率的な分化に重要であるが、マウス以外の動物種では誘導条件があまり確立されていない。本研究では、ナイーブ型であるラットES細胞をモデルとして、エピブラスト様細胞への分化誘導系を確立し、多能性の活性化に関する新たな知見の獲得を目指す。

研究成果の概要

ラットES細胞をエピブラスト様細胞(EpiLC)に分化誘導する培養条件を確立した。誘導したEpiLCは、in vivoエピブラストと類似した遺伝子発現パターンを示した。EpiLCのさらなる誘導を試みたところ、始原生殖細胞様細胞(PGCLC)への分化を示した。以上より、分化誘導したラットEpiLCは多能性活性化を獲得したことが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナイーブ型幹細胞が多能性を獲得する機序を理解することは、効率的な細胞分化誘導系を確立する上で重要である。本研究で確立した、ラットES細胞-エピブラスト様細胞-始原細胞への分化誘導系は、ヒトを含む、他の動物種の多能性幹細胞を用いた細胞分化誘導系の確立や改良に役立つことが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Blastocyst complementation using Prdm14-deficient rats enables efficient germline transmission and generation of functional mouse spermatids in rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Kobayashi, Teppei Goto, Mami Oikawa, Makoto Sanbo, Fumika Yoshida, Reiko Terada, Naoko Niizeki, Naoyo Kajitani, Kanako Kazuki, Yasuhiro Kazuki, Shinichi Hochi, Hiromitsu Nakauchi, M. Azim Surani & Masumi Hirabayashi
  • 雑誌名: Nature Comminications 巻: 12 号: 1 ページ: 13281-10
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21557-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Epigenetic homogeneity in histone methylation underlies sperm programming for embryonic transcription (2020)
  • 著者名/発表者名: Oikawa Mami、Simeone Angela、Hormanseder Eva、Teperek Marta、Gaggioli Vincent、O’Doherty Alan、Falk Emma、Sporniak Matthieu、D’Santos Clive、Franklin Valar Nila Roamio、Kishore Kamal、Bradshaw Charles R.、Grzybowski Adrian T.、Ruthenburg Alexander J.、Gurdon John、Jullien Jerome et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-020-17238-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Germline development in rat revealed by visualization and deletion of Prdm14 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Toshihiro、Kobayashi Hisato、Goto Teppei、Takashima Tomoya、Oikawa Mami、Ikeda Hiroki、Terada Reiko、Yoshida Fumika、Sanbo Makoto、Nakauchi Hiromitsu、Kurimoto Kazuki、Hirabayashi Masumi
  • 雑誌名: Development 巻: 147 ページ: 183798-183798
  • DOI: 10.1242/dev.183798
  • 査読あり
• [備考] ラット体内でマウス多能性幹細胞から精子を作ることに成功
  • URL: https://www.nips.ac.jp/release/2021/02/post_430.html