非ヒト霊長類モデルにおける生殖発生機構の解明及びin vitro再構築の試み

• 研究課題/領域番号: 21K15112
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分44020:発生生物学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所 (2022); 九州大学 (2021)
• 研究代表者: 吉松 祥 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 客員研究員 (00882713)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 生殖細胞 / マーモセット / 霊長類 / シングルセル / 多能性幹細胞 / 卵子 / ゲノム編集 / レポーター / 再構築

研究開始時の研究の概要

生殖細胞系譜は次世代に遺伝情報を伝達し、その系譜分化の機構究明は進化生物学・発生学上の重要課題とされてきた。近年、マウス多能性幹細胞から生殖系列細胞を誘導し産仔形成能をもつ機能的配偶子が作出されたという成果は、「多能性幹細胞からのin vitro配偶子形成」という革新的生殖技術に繋がり、ヒト細胞についてもin vitro配偶子形成研究の新領域を拓いた。しかし生殖医療への応用を踏まえた場合、実験的検証を可能とする非ヒト霊長類を用いた培養系の開発が求められる。そこで本研究では小型霊長類のマーモセットを対象として、多能性幹細胞から配偶子分化をin vitroで再現する培養系の確立を最終目標とする。

研究成果の概要

本研究において、マーモセットから採取した生殖巣細胞のシングルセル解析により、霊長類特異的な遺伝子発現プロファイルを同定することができ、今後の培養下での再構築に向けて、大きな一歩となった。さらに、マーモセット多能性幹細胞において生殖巣体細胞を誘導するためのレポーター系を構築した。これにより、今後の生殖巣再構築の研究が加速することが考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の継続よって、生殖細胞の再構築を検討する上で、近年深刻になっている少子高齢化や、不妊治療に対する根本的な解決策を創出できることがきたいされる。

研究成果

• [国際共同研究] シンシナティ小児病院医療センター(米国)
• [国際共同研究] German Primate Center(ドイツ)
• [国際共同研究] Cincinnati Children's Hospital(米国)
• [雑誌論文] Highly efficient induction of functionally mature excitatory neurons from feeder-free human ES/iPS cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhou Zhi、Kakegawa Wataru、Fujimori Koki、Sho Misato、Shimamura Rieko、Supakul Sopak、Yoshimatsu Sho、Kohyama Jun、Yuzaki Michisuke、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: N/A
  • DOI: 10.1101/2023.02.10.528087
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of a Tyrosine Hydroxylase (TH)-2A-Cre Knock-In Non-Human Primate Model by Homology Directed Repair-Biased CRISPR-Cas9 Genome Editing (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Okahara Junko、Yohie Junko、Igarashi Yoko、Nakajima Ryusuke、Sanosaka Tsukasa、Qian Emi、Kobayashi Hiroya、Morimoto Satoru、Kishi Noriyuki、Pillis Devin M.、Malik Punam、Noce Toshiaki、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: SSRN 巻: N/A
  • DOI: 10.2139/ssrn.4319536
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Early development of the cochlea of the common marmoset, a non-human primate model (2022)
  • 著者名/発表者名: Hosoya Makoto、Fujioka Masato、Okahara Junko、Yoshimatsu Sho、Okano Hideyuki、Ozawa Hiroyuki
  • 雑誌名: Neural Development 巻: 17 号: 1 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1186/s13064-022-00162-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Critical roles of FGF, RA, and WNT signaling in the development of human otic placode and subsequent lineages in a dish (2022)
  • 著者名/発表者名: Saeki, T., Yoshimatsu, S., Ishikawa, M., Shin, JW., Hon, C-C., Shibata, S., Hosoya, M., Saegusa, C., Ogawa, K., Fujioka, M., Okano, H.
  • 雑誌名: Regen Ther 巻: 20 ページ: 165-186
  • DOI: 10.1016/j.reth.2022.04.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A New Horizon in Reproductive Research with Pluripotent Stem Cells: Successful In Vitro Gametogenesis in Rodents, Its Application to Large Animals, and Future In Vitro Reconstitution of Reproductive Organs Such as “Uteroid” and “Oviductoid” (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Kisu Iori、Qian Emi、Noce Toshiaki
  • 雑誌名: Biology 巻: 11 号: 7 ページ: 987-987
  • DOI: 10.3390/biology11070987
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single transcription factor leads pluripotent stem cells to functional microglia (2022)
  • 著者名/発表者名: Sonn Iki, Ozaki Fumiko, Yoshimatsu Sho, Morimoto Satoru, Watanabe Hirotaka, Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 巻: (in press) 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1186/s41232-022-00201-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Step‐by‐step protocols for non‐viral derivation of transgene‐free induced pluripotent stem cells from somatic fibroblasts of multiple mammalian species (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Yamazaki Atsushi、Edamura Kazuya、Koushige Yuko、Shibuya Hisashi、Qian Emi、Sato Tsukika、Okahara Junko、Kishi Noriyuki、Noce Toshiaki、Yamaguchi Yoshifumi、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 64 号: 6 ページ: 325-341
  • DOI: 10.1111/dgd.12798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multimodal analyses of a non-human primate model harboring mutant amyloid precursor protein transgenes driven by the human EF1α promoter. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu S, Seki F, Okahara J, Watanabe H, Sasaguri H, Haga Y, Hata JI, Sanosaka T, Inoue T, Mineshige T, Lee CY, Shinohara H, Kurotaki Y, Komaki Y, Kishi N, Murayama AY, Nagai Y, Minamimoto T, Yamamoto M, Nakajima M, Zhou Z, Nemoto A, Sato T, Ikeuchi T, Sahara N, Morimoto S, Shiozawa S, Saido TC, Sasaki E, Okano H
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 185 ページ: 49-61
  • DOI: 10.1016/j.neures.2022.08.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Attempts for deriving extended pluripotent stem cells from common marmoset embryonic stem cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu S, Nakajima M, Sonn I, Natsume R, Sakimura K, Nakatsukasa E, Sasaoka T, Nakamura M, Serizawa T, Sato T, Sasaki E, Deng H, Okano H
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 28(2) 号: 2 ページ: 156-169
  • DOI: 10.1111/gtc.13000
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Homologous Recombination-Enhancing Factors Identified by Comparative Transcriptomic Analyses of Pluripotent Stem Cell of Human and Common Marmoset (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Nakajima Mayutaka、Qian Emi、Sanosaka Tsukasa、Sato Tsukika、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Cells 巻: 11 号: 3 ページ: 360-360
  • DOI: 10.3390/cells11030360
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Early development of the cochlea of the common marmoset, a non-human primate model (2022)
  • 著者名/発表者名: Hosoya Makoto, Fujioka Msato, Okahara Junko, Yoshimatsu Sho, Okano Hideyuki, Ozawa Hiroyuki
  • 雑誌名: Neural Development 巻: (in press)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Critical roles of FGF, RA, and WNT signaling in the development of human otic placode and subsequent lineages in a dish (2022)
  • 著者名/発表者名: Saeki Tsubasa, Yoshimatsu Sho, Hosoya Makoto, Saegusa Chika, Ogawa Kaoru, Fujioka Masato, Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: (in press)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Accelerated neuronal ageing in vitro ~Melting Watch~ (2022)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Emi, Imaizumi Kent, Yoshimatsu Sho, Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: (in press)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of a control human induced pluripotent stem cell line using the defective and persistent Sendai virus vector system (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhou Zhi、Yoshimatsu Sho、Qian Emi、Ishikawa Mitsuru、Sato Tsukika、Ohtaka Manami、Nakanishi Mahito、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 56 ページ: 102549-102549
  • DOI: 10.1016/j.scr.2021.102549
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of an induced pluripotent stem cell line from a female domestic ferret (Mustela putorius furo) with an X chromosome instability (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Murakami Rei、Nakajima Mayutaka、Sato Tsukika、Kawasaki Hiroshi、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 53 ページ: 102385-102385
  • DOI: 10.1016/j.scr.2021.102385
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishing an induced pluripotent stem cell line from neonatal common marmoset fibroblasts by an all-in-one episomal vector approach (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Qian Emi、Sato Tsukika、Yamamoto Masafumi、Ishikawa Mitsuru、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 53 ページ: 102380-102380
  • DOI: 10.1016/j.scr.2021.102380
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-viral derivation of a transgene-free induced pluripotent stem cell line from a male beagle dog (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Sho、Edamura Kazuya、Yoshii Yumi、Iguchi Aozora、Kondo Hirotaka、Shibuya Hisashi、Sato Tsukika、Shiozawa Seiji、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 53 ページ: 102375-102375
  • DOI: 10.1016/j.scr.2021.102375
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of a common marmoset embryonic stem cell line CMES40-OC harboring a POU5F1 (OCT4)-2A-mCerulean3 knock-in reporter allele (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu S, Murakami R, Sato T, Saeki T, Yamamoto M, Sasaki E, Noce T, Okano H
  • 雑誌名: Stem Cell Research 巻: 53 ページ: 102308-102308
  • DOI: 10.1016/j.scr.2021.102308
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-viral Induction of Transgene-free iPSCs from Somatic Fibroblasts of Multiple Mammalian Species. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu S, Nakajima M, Iguchi A, Sanosaka T, Sato T, Nakamura M, Nakajima R, Arai E, Ishikawa M, Imaizumi K, Watanabe H, Okahara J, Noce T, Takeda Y, Sasaki E, Behr R, Edamura K, Shiozawa S, Okano H.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 16 号: 4 ページ: 754-770
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2021.03.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] クローズアップ実験法series337「さまざまな動物種から高品質なiPS細胞を作出する方法」 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉松祥, 岡野栄之
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 39
• [学会発表] A new horizon of marmoset research using highly efficient knock-in and pluripotent stem cell-based technologies (2021)
  • 著者名/発表者名: 1)Yoshimatsu Sho, Okahara Junko, Nemoto Akisa, Sato Tsukika, Kishi Noriuki, Noce Toshiaki, Hayashi Katsuhiko, Okano Hideyuki
  • 学会等名: ISSCR/JSMR International Symposium 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高効率ノックイン技術を用いたマーモセット研究の新しい展開 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉松祥, 岡原純子, 根本晶沙, 佐藤月花, 岸憲幸, 野瀬俊明, 岡野栄之
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会 / CJK第1回国際会議
• [学会・シンポジウム開催] ISSCR/JSMR International Symposium 2021 (2021)