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ブタエピブラスト幹細胞とそのクローン胚による始原生殖細胞の遺伝子機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 20H03167
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分42030:動物生命科学関連
研究機関東京大学 (2021-2023)
生理学研究所 (2020)

研究代表者

小林 俊寛  東京大学, 医科学研究所, 特任准教授 (20587414)

研究分担者 長嶋 比呂志  明治大学, 農学部, 専任教授 (50318664)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードブタ / 始原生殖細胞 / エピブラスト幹細胞 / 多能性幹細胞
研究開始時の研究の概要

卵子・精子といったすべての生殖細胞は、受精卵から身体が作られる発生過程において、少数の始原生殖細胞から生じる。その発生メカニズムの解明は、不妊症や生殖腺を由来とする発癌の原因究明に繋がる。しかし、ヒトの始原生殖細胞は妊娠初期の胚で生じるため、直接的な解析が困難である。そこで本研究では、初期胚の特徴がマウスよりもヒトに近いブタを用い、幹細胞とその遺伝子操作を駆使しそのメカニズムを明らかにする。

研究成果の概要

我々はヒトに近い初期発生の様式をとるブタをモデルとして始原生殖細胞 (Primordial germ cell: PGC) 分化メカニズムを解析する系を開発した。まず我々は新たにブタの胚からエピブラスト幹細胞を樹立することに成功した。そこに生殖細胞特異的に蛍光を発する NANOS3-tdTomato レポーター組み込み、in vitro PGC の分化誘導系を開発した。さらに同幹細胞を用いた核移植により、レポータークローン胚および個体が作製できることを示した。以上よりブタ初期発生を in vitro と in vivo 双方から解析可能なプラットフォームとして有用であると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒト PGC の分化メカニズムの理解は、不妊症の原因解明などに繋がると期待されるが、特に妊娠初期の着床後ヒト胚を直接的に解析することは、倫理的にも解析が困難である。そのためヒト胚を代替するモデルとしてブタの利用が考えられてきた。しかしブタでは遺伝子操作に胎児線維芽細胞を用いた体細胞核移植が必要なため、その遺伝子機能解析は容易でなかった。一方で我々が今回エピブラスト幹細胞の樹立に成功したことで、その in vitro での分化誘導による機能解析が可能となった。加えて同一の細胞を用いてクローン個体の作出も可能であることを示せたことから、モデルとしてのブタの利用が加速できる期待される。

報告書

(3件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学/エクセター大学/ノッティンガム大学(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Exeter/The University of Nottingham(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of Tfap2c‐T2A‐tdTomato knock‐in reporter rats via adeno‐associated virus‐mediated efficient gene targeting2022

    • 著者名/発表者名
      Oikawa Mami、Nagae Mayuko、Mizuno Naoaki、Iwatsuki Kenyu、Yoshida Fumika、Inoue Naoko、Uenoyama Yoshihisa、Tsukamura Hiroko、Nakauchi Hiromitsu、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Toshihiro
    • 雑誌名

      Molecular Reproduction and Development

      巻: 89 号: 3 ページ: 129-132

    • DOI

      10.1002/mrd.23562

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tracing the emergence of primordial germ cells from bilaminar disc rabbit embryos and pluripotent stem cells2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Toshihiro、Castillo-Venzor Aracely、Penfold Chris A.、Morgan Michael、Mizuno Naoaki、Tang Walfred W.C.、Osada Yasuyuki、Hirao Masao、Yoshida Fumika、Sato Hideyuki、Nakauchi Hiromitsu、Hirabayashi Masumi、Surani M. Azim
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 37 号: 2 ページ: 109812-109812

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109812

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Conserved features of non-primate bilaminar disc embryos and the germline2021

    • 著者名/発表者名
      Alberio Ramiro、Kobayashi Toshihiro、Surani M. Azim
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 16 号: 5 ページ: 1078-1092

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.03.011

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Pluripotent stem cells related to embryonic disc exhibit common self-renewal requirements in diverse livestock species2021

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Masaki、Kobayashi Toshihiro、Planells Benjamin、Klisch Doris、Spindlow Daniel、Masaki Hideki、Bornelv Susanne、Stirparo Giuliano Giuseppe、Matsunari Hitomi、Uchikura Ayuko、Lamas-Toranzo Ismael、Nichols Jennifer、Nakauchi Hiromitsu、Nagashima Hiroshi、Alberio Ramiro、Smith Austin
    • 雑誌名

      Development

      巻: 148 号: 23

    • DOI

      10.1242/dev.199901

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Blastocyst complementation using Prdm14-deficient rats enables efficient germline transmission and generation of functional mouse spermatids in rats2021

    • 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

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] In vivo および in vitro におけるラット多能性幹細胞からの生殖細胞誘導2022

    • 著者名/発表者名
      小林 俊寛
    • 学会等名
      日本再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] In vitro Reconstitution of Germline Development in Rats2022

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi
    • 学会等名
      IMSUT International Joint Usage/Research Center-Young Researchers Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラット多能性幹細胞からの機能的な生殖細胞作製2022

    • 著者名/発表者名
      小林 俊寛
    • 学会等名
      第15回 ラットリソース・リサーチ研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 乗り越えろ!異種の壁 ~初期胚・生殖細胞発生からみた哺乳類間の類似点と相違点~2022

    • 著者名/発表者名
      小林 俊寛
    • 学会等名
      The 81st Scienc-ome
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ラット多能性幹細胞からの機能的な始原生殖細胞の分化誘導2021

    • 著者名/発表者名
      及川 真実, 小林 久人, 三宝 誠, 水野 直彬, 岩月 研祐, 山内 恵子, 吉田 史香, 山本 拓也, 篠原 隆司, 中内 啓光, 栗本 一基, 平林 真澄, 小林 俊寛
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ラット Naive 型多能性幹細胞におけるゲノムインプリンティング消去回避の試み2021

    • 著者名/発表者名
      岩月 研祐, 及川 真実, 小林 久人, 栗本 一基, 平林 真澄, 小林 俊寛
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Blastocyst complementation using Prdm14-deficient rats for robust germline transmission2021

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Teppei Goto, Mami Oikawa, Makoto Sanbo, Yasuhiro Kazuki, Hiromitsu Nakauchi, Azim M Surani, Masumi Hirabayashi
    • 学会等名
      第18回幹細胞シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 胚盤胞補完法とその遺伝子改変動物作製への応用2021

    • 著者名/発表者名
      小林 俊寛
    • 学会等名
      第94回日本生化学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 円盤状胚盤を形成する哺乳類から樹立した多能性幹細胞とその利用2020

    • 著者名/発表者名
      小林 俊寛
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 生理学研究所 遺伝子改変動物作製室 HP

    • URL

      http://www.nips.ac.jp/mamtg/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 東京大学医科学研究所 幹細胞治療研究センター 再生発生学分野 HP

    • URL

      https://stemcell-imsut.org/laboratory/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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