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2015 年度 実績報告書

in vitroにおけるPGC産生および分化のための新規培養系開発

計画研究

研究領域動物における配偶子産生システムの制御
研究課題/領域番号 25114006
研究機関九州大学

研究代表者

林 克彦  九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20287486)

研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード始原生殖細胞 / 卵母細胞 / 多能性幹細胞
研究実績の概要

現在までの研究により、配偶子産生系の構築について、ES細胞から分化誘導した始原生殖細胞を胚齢12日目の雌生殖巣の体細胞と共培養させることにより、培養皿上で卵子を作製することに成功した。これらの卵子を体外受精に供して得られた受精卵は健常なマウスになることが確認された。また、これらの受精卵を培養して得られた胚盤胞からES細胞を樹立することができた。これらのことにより、雌の生殖系列サイクルをすべて体外培養で再構築することに成功した。
次に他の計画研究班(小林班)との共同研究により、ショウジョバエOvoのマウスホモログであるOvol遺伝子のPGCsにおける機能について体外培養系を用いて解析した。現在までに、OvolファミリーであるOvol1, 2, 3のうちOvol1および2がPGCsの初期分化段階で発現していること、さらにOvol2遺伝子はOvol2a, 2b, 2cのスプライシングバリアントがあるが、これらのうちOvol2aと2bがPGCsの初期過程で発現していることを明らかにした。それぞれのノックアウトES細胞やすべてのファミリーのノックアウトES細胞(TKO)を用いた解析により、Ovol2と3がPGCsの分化過程に機能的である知見を得ている。またTKOにそれぞれの遺伝子/バリアントを補完した実験により、Ovol2aとOvol2bが拮抗的に働いている可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在までに研究の進捗状況はおおむね順調である。特にES/iPS細胞を起点とした配偶子産生系の構築では、当初4-5年程度の研究期間を予測していたが、実験的にはおおよそ2年で当初の目標を達成することができた。今後は実験データの補足と整理を行い論文発表を行う予定である。また種間で保存された普遍的なPGCsの維持機構の解明では、Ovol遺伝子のノックアウトES細胞の作製にやや時間を要したが、おおよそ予定したとおりの時間経過で推移している。今後はOvol2遺伝子の機能性について、計画通りにRNA-seq解析等を行い、マウスにおける遺伝子ネットワークの構築とショウジョバエとの比較を行う予定である。

今後の研究の推進方策

卵子産生系に関しては、ES細胞から得られる卵母細胞系列の評価を多角的に行う。具体的には体外培養で得られる卵母細胞系列の遺伝子発現を体内のものと比較することにより、その類似性を評価する。また抽出された遺伝子発現の変動からパスウェイ解析などにより、特定のシグナル経路や代謝経路の変動ついて検討する。これらの結果をもとに更なる培養条件の最適化を目指す。これまで構築した卵子産生系ではiPS細胞から機能的な卵子は得られていない。この大きな原因のひとつはiPS細胞の質と考えられることから、本卵子産生系に適したiPS細胞を独自に樹立する。これらの細胞を用いてES細胞に引き続き、iPS細胞からも卵子産生系を構築する。
Ovol遺伝子の機能解析に関しては、Ovol2ノックアウトES細胞、TKO-ES細胞にOvol2aまたはOvol2bを発現させた細胞、および野生型の細胞を用いてRNA-seq解析を行い、慶應大学佐藤昌直博士の協力のもとOvol2遺伝子を中心とした遺伝子ネットワークを明らかにする。得られた遺伝子ネットワークをショウジョバエのOvoを中心とした遺伝子ネットワークと比較し、共通する遺伝子ネットワークの有無について検討する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2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、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 10件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Quantitative Dynamics of Chromatin Remodeling during Germ Cell Specification from Mouse Embryonic Stem Cells.2015

    • 著者名/発表者名
      Kurimoto K, Yabuta Y, Hayashi K, Ohta H, Kiyonari H, Mitani T, Moritoki Y, Kohri K, Kimura H, Yamamoto T, Katou Y, Shirahige K, Saitou M.
    • 雑誌名

      Cell Stem Cell

      巻: 16 ページ: 517-532

    • DOI

      10.1016/j.stem.2015.03.002.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Possibilities in Germ Cell Research: An Engineering Insight.2015

    • 著者名/発表者名
      Esfandiari F, Mashinchian O, Ashtiani MK, Ghanian MH, Hayashi K, Saei AA, Mahmoudi M, Baharvand H.
    • 雑誌名

      Trends in Biotechnology

      巻: 33 ページ: 735-746

    • DOI

      10.1016/j.tibtech.2015.09.004.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 培養皿上で受精可能な卵子をつくる~基礎と応用に向けて~2016

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本生殖再生医学会
    • 発表場所
      シェーンバッハ・サボー(東京)
    • 年月日
      2016-03-06 – 2016-03-06
    • 招待講演
  • [学会発表] 試験管内生殖細胞の最前線と課題2016

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本生殖内分泌学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-01-09 – 2016-01-09
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstitution of mouse oogenesis in vitro2015

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Derivation of Germ Cells from Stem Cells2015

    • 著者名/発表者名
      HAYASHI, Katsuhiko
    • 学会等名
      World Congress on In Vitro Fertilization
    • 発表場所
      Tivoli Congress Center, Copenhagen
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-09-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工配偶子の最前線と課題2015

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本IVF学会
    • 発表場所
      アクロス福岡
    • 年月日
      2015-09-26 – 2015-09-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 雌性生殖細胞系列サイクルの試験管内再構成2015

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本繁殖生物学会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-20
    • 招待講演
  • [学会発表] 雄から卵子?:体外卵子産生系で見えてくるもの2015

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本動物学会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Reconstitution of the Female Germline in a Dish2015

    • 著者名/発表者名
      HAYASHI, Katsuhiko
    • 学会等名
      Gordon Research Conference (Fertilization & Activation of Development)
    • 発表場所
      Holderness School
    • 年月日
      2015-07-19 – 2015-07-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多能性幹細胞から生殖細胞への分化誘導2015

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      生殖医療学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2015-04-26 – 2015-04-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Artificial Gameteの現状と今後の展望~技術開発とその意義~2015

    • 著者名/発表者名
      林克彦
    • 学会等名
      日本医学会総会2015関西
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2015-04-11 – 2015-04-13
    • 招待講演
  • [産業財産権] 始原生殖細胞を機能的に成熟した卵母細胞へと分化させる培養方法2015

    • 発明者名
      尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
    • 権利者名
      尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-184513
    • 出願年月日
      2015-09-17
    • 外国

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公開日: 2017-01-06  

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