胚性幹細胞を用いたノックアウトラットの作製と臓器再生

• 研究課題/領域番号: 22300147
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験動物学
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 平林 真澄 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (20353435)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2011年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2010年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 胚性幹細胞 / キメララット / ランダムインテグレーション / ジーンターゲッティング / 臓器欠損 / 4倍体補完 / ノックインラット / ノックアウトラット / 遺伝子ターゲッティング / Pdx1遺伝子 / 相同組換え / エレクトロポレーション / 膵臓欠損 / ラット / トランスジェニック / FGFレセプターインヒビター / MEK活性化インヒビター / GSK3インヒビター / Kusabira-Orange遺伝子 / キメラ

研究概要

本研究ではラットES細胞と発生工学技術を駆使し、臓器欠損や免疫不全などの疾患モデルラットの作製とその利用を目指した。エレクトロポレーション法によって外来性蛍光タンパク質遺伝子を導入したES細胞からのTgラットの作出、ならびにRosa26遺伝子座の相同組換えを誘起したES細胞からのノックインラットの獲得には成功した。また、Pdx1遺伝子欠損ラットを作出することはできたが、予想した膵臓欠損という表現型を示す個体を得るには至らなかった。しかし、幹細胞補完法により膵臓欠損マウス中にラット幹細胞由来の膵臓を作製させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] A retrospective analysis of germline competence in rat embryonic stem cell Lines (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Transgenic Res. 巻: 22 号: 2 ページ: 411-416
  • DOI: 10.1007/s11248-012-9638-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of rat Rosa26 locus enables generation of knock-in rat lines ubiquitously expressing tdTomato (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Stem Cell 巻: Dev. 21 ページ: 2981-2986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ability of tetraploid rat blastocysts to support fetal development after complementation with embryonic stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Mol. Reprod 巻: Dev. 79 ページ: 402-412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ability of tetraploid rat blastocysts to support fetal development after complementation with embryonic stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 79 号: 6 ページ: 402-412
  • DOI: 10.1002/mrd.22043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of rat Rosa26 locus enables generation of knock-in rat lines ubiquitously expressing tdTomato (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Stem Cell Development 巻: 21 号: 16 ページ: 2981-2986
  • DOI: 10.1089/scd.2012.0065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of germline-competent rat induced pluripotent stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka S
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 号: 7 ページ: e22008-e22008
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0022008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homologous recombination in rat germline stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M
  • 雑誌名: Biol. Reprod 巻: 85 ページ: 208-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homologous recombination in rat germline stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M., et al
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 85 号: 1 ページ: 208-17
  • DOI: 10.1095/biolreprod.111.090837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Embryonic stem (ES) cells and induced-pluripotent stem (iPS) cells in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Reproductive Medicine & Biology 巻: 10 号: 4 ページ: 231-238
  • DOI: 10.1007/s12522-011-0095-4
  • NAID: 10030444189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of rat pancreas in mouse by interspecific blastocyst injection of pluripotent stem cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Cell 巻: 142 号: 5 ページ: 787-799
  • DOI: 10.1016/j.cell.2010.07.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rat transgenesis via embryonic stem cells electroporated with Kusabira-orange gene (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Mol. Reprod 巻: Dev. 77 号: 6 ページ: 474-474
  • DOI: 10.1002/mrd.21181
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impaired active demethylation of paternal genome in pronuclear-stage rat zygotes produced by in vitro fertilization or intracytoplasmic sperm injection. (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa Y
  • 雑誌名: Mol.Reprod.Dev. 巻: 77 ページ: 69-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of rat embryonic stem cell lines that can participate into germline chimerae at high efficiency. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Mol.Reprod.Dev. 巻: 77 ページ: 94-94
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rat Transgenesis via embryonic stem cells electroporated with kusabira-orange gene. (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 雑誌名: Mol.Reprod.Dev. 巻: 77 ページ: 474-474
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of rat pancreas in mouse by interspecific blastocyst injection of pluripotent stem cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 雑誌名: Cell 巻: 142 ページ: 7897-799
  • 査読あり
• [学会発表] マウスおよびラットの多能性幹細胞を用いた異種間4倍体補完法による個体の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤 めぐみ
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学; Late-breaking Abstracts
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] 免疫不全マウスを用いた異種異所発生によるラット始原生殖細胞からの生殖腺様組織誘導 (2012)
  • 著者名/発表者名: 葉山 智工
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] ラットES細胞におけるインプリント遺伝子のDNAメチル化解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田村 千尋
  • 学会等名: 第105回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] Generation of ROSA26- Tomato knock-in rats via gene targeting of pluripotent stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: The 10th Annual Meeting of International Society for Stem Cell Research
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-06-14
• [学会発表] ラットES細胞株の生殖系列への寄与条件に関する後方視的解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平林 真澄
  • 学会等名: 第59回日本実験動物学会
  • 発表場所: 大分県別府市
  • 年月日: 2012-05-26
• [学会発表] ラットRosa26 遺伝子座の同定と全身性に tdTomato 遺伝子を発現するノックインラットの作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林 俊寛
  • 学会等名: 第59回日本実験動物学会
  • 発表場所: 大分県別府市
  • 年月日: 2012-05-26
• [学会発表] Generation of Rat Embryo in Mouse by Tetraploid Complementation Using Pluripotent Stem Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: The 2nid Meeting of World Congress on Reproductive Biology
  • 発表場所: Cairns Convention Centre (Cairns, Australia)
  • 年月日: 2011-10-10
• [学会発表] 4倍体胚盤胞期胚に注入したラットES細胞の産仔発生能について (2011)
  • 著者名/発表者名: 平林真澄
  • 学会等名: 第104回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 岩手県民情報交流センター(岩手県盛岡市)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 4倍体胚盤胞期胚に注入したラットES細胞の産仔発生能について (2011)
  • 著者名/発表者名: 平林 真澄
  • 学会等名: 第104回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 岩手県盛岡市
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Generation of Rat Embryo in Mouse by Tetraploid Complementation Using Pluripotent Stem Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: The 9th Annual Meeting of International Society for Stem Cell Research
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] Generation of germline competent rat induced pluripotent stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Hamanaka S
  • 学会等名: The 9th Annual Meeting of International Society for Stem Cell Research
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] 4倍体胚補完によるES/iPS細胞のみに由来するラット産仔作製の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村 千尋
  • 学会等名: 第58回日本実験動物学会
  • 発表場所: 東京都江戸川区
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] 4倍体胚補完によるES/iPS細胞のみに由来するラット産仔作製の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村千尋
  • 学会等名: 第58回日本実験動物学会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都江戸川区)
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] Germline transmission可能なラットiPS細胞の樹立 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱仲早苗
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] 近交系Brown-Norwayラット胚盤胞に由来するES細胞株の樹立と外来遺伝子導入個体の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤 めぐみ
  • 学会等名: 第103回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 青森県十和田市
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 近交系Brown-Norwayラット胚盤胞に由来するES細胞株の樹立と外来遺伝子導入個体の作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤めぐみ
  • 学会等名: 第103回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 北里大学獣医学部キャンパス(青森県十和田市)
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] ラットにおける発生工学の現状と展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平林真澄
  • 学会等名: 日本下垂体研究会第25回学術集会
  • 発表場所: 伊良湖ガーデンホテル(愛知県田原市)
  • 年月日: 2010-08-20
• [学会発表] ラット胚性幹細胞への外来遺伝子導入がキメラ個体の作製効率に及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三宝 誠
  • 学会等名: 第57回日本実験動物学会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2010-05-12
• [学会発表] ラット胚性幹細胞への外来遺伝子導入がキメラ個体の作製効率に及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三宝誠
  • 学会等名: 第57回日本実験動物学会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都市南区)
  • 年月日: 2010-05-12
• [学会発表] ラットES細胞株の生殖系列への寄与条件に関する後方視的解析
  • 著者名/発表者名: 平林真澄
  • 学会等名: 日本実験動物科学・技術 九州2012 第59回日本実験動物学会
  • 発表場所: 別府国際コンベンションセンター（大分県）
• [学会発表] ラットRosa26 遺伝子座の同定と全身性に tdTomato 遺伝子を発現するノックインラットの作製
  • 著者名/発表者名: 小林 俊寛
  • 学会等名: 日本実験動物科学・技術 九州2012 第59回日本実験動物学会
  • 発表場所: 別府国際コンベンションセンター（大分県）
• [学会発表] Generation of ROSA26-Tomato knock-in rats via gene targeting of pluripotent stem cells.
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T
  • 学会等名: The 10th Annual Meeting of International Society for Stem Cell Research
  • 発表場所: Pacifico Yokohama（Kanagawa）
• [学会発表] ラットES細胞におけるインプリント遺伝子のDNAメチル化解析
  • 著者名/発表者名: 田村 千尋
  • 学会等名: 第105回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 筑波大学 大学会館（茨城県）
• [学会発表] 免疫不全マウスを用いた異種異所発生によるラット始原生殖細胞からの生殖腺様組織誘導
  • 著者名/発表者名: 葉山 智工
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県）
• [学会発表] マウスおよびラットの多能性幹細胞を用いた異種間４倍体補完法による個体の作製
  • 著者名/発表者名: 加藤 めぐみ
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県）
• [図書] Methodological Advances in the Culture, Manipulation and Utilization of Embryonic Stem Cells for Basic and Practical Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M, Hochi S
  • 出版者: Rat embryonic stem cells: establishment and their use for transgeniesis (Ed. Atwood CA)
• [図書] Rat embryonic stem cells : establishment and their use for transgenesis "Methodological Advances in the Culture, Manipulation and Utilization of Embryonic Stem Cells for Basic and Practical Applications"((Ed.Atwood CA)) (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: InTech
• [図書] Chapter-9 Generation of transgenic rats by ooplasmic injection of sperm cells exposed to exogenous DNA(Rat genomics Methods and Protocols)(Eds.I Anegon) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirabayashi M
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: Humana Press
• [備考]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/mamtg/
• [備考] 遺伝子改変動物作製室ホームページ
  • URL: http://www.nips.ac.jp/mamtg/
• [備考]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/mamtg/
• [備考]
  • URL: http://www.nips.ac.jp/mamtg/
• [産業財産権] 幹細胞を用いた異種間胚胞キメラ動物作製法 (Method for producing heterologous embryonic chimeric animal using a stem cell) (2011)
  • 発明者名: 中内啓光、小林俊寛、山口智之、濱仲早苗、平林真澄、加藤めぐみ
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学、大学共同利用機関法人自然科学研究機構
  • 出願年月日: 2011-07-29
  • 外国
• [産業財産権] 抑制性ニューロン特異的にレポーター遺伝子を発現する非ヒト哺乳動物 (2011)
  • 発明者名: 柳川右千代、川口泰雄、平林真澄
  • 権利者名: 国立大学法人群馬大学、大学共同利用機関法人自然科学研究機構
  • 取得年月日: 2011-12-02
  • 外国
• [産業財産権] Method for producing heterogenous embryonic chimeric animal using a stem cell (2011)
  • 発明者名: Nakauchi H, Kobayashi T, Yamaguchi T, Hamanaka S, Hirabayashi M, Kato M
  • 権利者名: Nakauchi H, Kobayashi T, Yamaguchi T, Hamanaka S, Hirabayashi M, Kato M
  • 出願年月日: 2011-11-17
  • 外国