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始原生殖細胞（primordial germ cell; PGC）は精子および卵子の起源となる細胞であるが、試験管内での継続的な培養系が確立されておらず、研究を進める上で大きな障壁となっていた。これまで研究代表者らはES細胞やiPS細胞から試験管内において産仔へ発生可能な機能的なPGC様細胞（PGC-like cell; PGCLC）を分化誘導することに成功してきている。本研究で研究代表者はPGCLCを用いたhigh-throughputケミカルライブラリースクリーニングを実施し、forskolinとPDE4 inhibitorを組み合わせることにより、試験管内においてPGCLCを一定期間増殖させることが可能な培養系を構築することに成功した。試験管内で増殖したPGCLCは新生仔マウスの精巣へ移植すると精子へ分化し、また、顕微授精実験により正常な産仔へ発生することを明らかにした。非常に興味深いことに、試験管内で増殖したPGCLCの遺伝子発現パターンは性決定前のPGCの性質を示し、一方、ゲノムのメチル化レベルは性決定後の生殖細胞と同程度の低メチル化レベルを示した。これらの結果は、PGCの性決定には生殖巣体細胞などからのシグナルが必要であるが、ゲノムの脱メチル化は培養下で増殖中に起こることが示された。この培養系を応用して生殖細胞の性決定機構を解析したところ、BMP2とretinoic acidが雌性生殖細胞の分化に必要であることが明らかとなった。本研究により確立されたPGCLCの培養系は、これまで解析が困難であった生殖細胞の性決定機構や減数分裂機構に関わる研究、また、他の種への応用など幅広い展開が期待できる。
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