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2020 年度 実績報告書

ヒト生殖細胞発生機構の解明とその試験管内再構成

研究課題

研究課題/領域番号 17H06098
研究機関京都大学

研究代表者

斎藤 通紀  京都大学, 高等研究院, 教授 (80373306)

研究分担者 築山 智之  滋賀医科大学, 動物生命科学研究センター, 特任准教授 (60612132)
研究期間 (年度) 2017-04-25 – 2022-03-31
キーワード発生・分化 / 再生医学 / ゲノム / 発現制御 / 進化
研究実績の概要

本研究では、ヒト生殖細胞発生過程の試験管内再構成を発展させ、ヒト生殖細胞の発生機構とその異常に関する特段の知見を得る基盤を形成する。具体的には、マウス・カニクイザルをモデル生物とし、またヒト細胞を用い、1) 規定条件に基づくマウス始原生殖細胞様細胞 (primordial germ cell-like cells: PGCLCs) の雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、2) カニクイザルPGCLCsのエピゲノムリプログラミング誘導法・雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、3) ヒトPGCLCsのエピゲノムリプログラミング誘導法・雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、4) ヒトiPSCsからのヒト生殖巣体細胞系譜の誘導法の開発、の4つの研究を統合的に推進する。本研究により、マウス・サル・ヒトにおいて、生殖細胞発生過程に伴う顕著な現象(エピゲノムリプログラミングと雌雄分化)が試験管内で再現可能となると期待される。
昨年度に引き続き、1) では、規定条件に基づく卵母細胞成長法の開発、雄性分化条件の検討、再構成精巣法の改善(論文revise中)、2) では、カニクイザル胚におけるX染色体動態の解明(論文revise中)、カニクイザルPGCLCsの卵母細胞への分化法の開発(論文作成中)、カニクイザル卵原細胞を原始卵胞に分化させる方法論の開発(論文作成中)、3) では、多数の雌雄ヒトiPSCsのエピゲノムプロファイルの検証(論文revise中)、ヒトPGCLCsを誘導する転写制御機構の解明(LSM, 2021)、ヒトPGCLCs増殖法の開発(EMBO J, 2020)、ヒト卵原細胞を原始卵胞に分化させる方法論の開発、4) では、マウス・カニクイザル生殖巣体細胞分化過程の解明(Cell Rep., in press)、カニクイザル・ヒト多能性幹細胞を用いた生殖巣体細胞の誘導法の検討、を行った。

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

本研究では、上述したように、1) 規定条件に基づくマウスPGCLCsの雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、2) カニクイザルPGCLCsのエピゲノムリプログラミング誘導法・雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、3) ヒトPGCLCsのエピゲノムリプログラミング誘導法・雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、4) ヒトiPSCsからのヒト生殖巣体細胞系譜の誘導法の開発、の4つの研究を統合的に推進中である。
昨年からの主な成果として、1) に関しては、マウス卵母細胞分化の決定因子を同定(Science, 2020)、また、再構成精巣法の改善に成功した(論文revise中)。2) に関しては、カニクイザル胚におけるX染色体動態を解明し(論文revise中)、カニクイザルESCs安定培養法とPGCLCs誘導法(BOR, 2020)、PGCLCsの卵母細胞への分化法の開発(論文準備中)、カニクイザル卵原細胞を原始卵胞に分化させる方法論の開発(論文準備中)、を推進した。3) に関しては、多数の雌雄ヒトiPSCsのエピゲノムプロファイルの検証(論文revise中)、ヒトPGCLCsを誘導する転写制御機構の解明(LSM, 2021)、ヒトPGCLCs増殖法を開発し(EMBO J, 2020)、ヒトPGCLCsを初期卵母細胞に分化させる方法論を確立(Science, 2018; Nat. Protoc., 2020)、ヒト卵原細胞を原始卵胞に誘導する研究を行った。4) に関しては、マウス・カニクイザル生殖巣体細胞分化過程の解明(Cell Rep., in press)、カニクイザル・ヒト多能性幹細胞を用いた生殖巣体細胞の誘導法の検討、を推進した。以上から本研究の目標達成に向け着実に研究を推進出来ていると評価できる。
なお、令和2年度研究進捗評価において、A+の評価を得た。

今後の研究の推進方策

本研究では、上述したように、1) 規定条件に基づくマウスPGCLCsの雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、2) カニクイザルPGCLCsのエピゲノムリプログラミング誘導法・雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、3) ヒトPGCLCsのエピゲノムリプログラミング誘導法・雌雄生殖細胞への分化制御法の開発、4) ヒトiPSCsからのヒト生殖巣体細胞系譜の誘導法の開発、の4つの研究を統合的に推進中である。
これまでの研究に引き続き、1) に関しては、マウスPGCLCsの雌性化過程、特に減数分裂誘導に付随する染色体動態のライブイメージング系の確立、規定条件に基づく卵母細胞成長法の開発、再構成精巣法の改善、雄性化誘導機構の解明、試験管内再構成系を用いた生殖系列の核内構造の解明、2) に関しては、カニクイザル卵原細胞を卵胞へ分化させる方法論の改良、カニクイザルPGCLCsの卵母細胞(減数分裂の誘導)・卵胞への分化法の確立とその分子機構の解明、3) に関しては、ヒトPGCLCs形成機構のさらなる解明、ヒトPGCLCs試験管内増殖法のさらなる検証、規定条件に基づくヒトPGCLCsのエピゲノムリプログラミングの誘導、ヒトPGCLC由来初期卵母細胞に減数分裂を誘導し、卵法に分化させる方法論の開発、4) に関しては、カニクイザル・ヒト雌性ES細胞を生殖巣体細胞に誘導する研究を進める。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 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 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 10件、 招待講演 11件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] University of Hawaii/MIT(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Hawaii/MIT
  • [国際共同研究] McGill University(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      McGill University
  • [国際共同研究] Institute of Molecular Biotechnology/IMP(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      Institute of Molecular Biotechnology/IMP
  • [雑誌論文] Mammalian Germ Cell Development: From Mechanism to In?Vitro Reconstitution2021

    • 著者名/発表者名
      Saitou Mitinori
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 16 ページ: 669~680

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.01.008

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GATA transcription factors, SOX17 and TFAP2C, drive the human germ-cell specification program2021

    • 著者名/発表者名
      Kojima Yoji、Yamashiro Chika、Murase Yusuke、Yabuta Yukihiro、Okamoto Ikuhiro、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
    • 雑誌名

      Life Science Alliance

      巻: 4 ページ: e202000974

    • DOI

      10.26508/lsa.202000974

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment of macaque trophoblast stem cell lines derived from cynomolgus monkey blastocysts2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Shoma、Porter Christopher J.、Ogasawara Naomi、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Seita Yasunari、Chang Yu-Wei、Okamoto Ikuhiro、Saitou Mitinori、Ema Masatsugu、Perkins Theodore J.、Stanford William L.、Tanaka Satoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 68

    • DOI

      10.1038/s41598-020-63602-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long‐term expansion with germline potential of human primordial germ cell‐like cells in?vitro2020

    • 著者名/発表者名
      Murase Yusuke、Yabuta Yukihiro、Ohta Hiroshi、Yamashiro Chika、Nakamura Tomonori、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 39 ページ: e104929

    • DOI

      10.15252/embj.2020104929

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclosporin A and FGF signaling support the proliferation/survival of mouse primordial germ cell-like cells in vitro†2020

    • 著者名/発表者名
      Ohta Hiroshi、Yabuta Yukihiro、Kurimoto Kazuki、Nakamura Tomonori、Murase Yusuke、Yamamoto Takuya、Saitou Mitinori
    • 雑誌名

      Biology of Reproduction

      巻: 104 ページ: 344~360

    • DOI

      10.1093/biolre/ioaa195

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ヒト生殖細胞試験管内誘導研究の現状と展望2021

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      せとうちART研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      The 85th CSHL Symposium: Genome Stability & Integrity ※延期
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ISSCR Momentum Award Lecture2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      ISSCR ※WEB
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      RIKEN-BDR-CuSTOM Symposium ※WEB
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヒト生殖細胞試験管内誘導研究の現状と展望2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      分子生物学会
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ-Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      第19回国際小児脳腫瘍シンポジウム
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      ITMAT国際シンポジウム ※延期
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      Seminar at Jackson Laboratory in Bar Harbor ※延期
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      BIRS Workshop on Synthetic Embryology in Mexico ※中止
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      Evolution of Reproduction in Portugal ※延期
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      EMBO Workshop in Kyoto ※延期
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mechanism and In Vitro Reconstitution of Mammalian Germ Cell Development2020

    • 著者名/発表者名
      斎藤 通紀
    • 学会等名
      Meeting at Weizmann Institute ※延期
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京都大学 医学研究科 生体構造医学講座 機能微細形態学

    • URL

      http://anat.cell.med.kyoto-u.ac.jp/index.html

  • [備考] 京都大学 高等研究院 ヒト生物学高等研究拠点

    • URL

      https://ashbi.kyoto-u.ac.jp/

  • [備考] 京都大学 iPS細胞研究所

    • URL

      https://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/msaitou_summary.html

  • [産業財産権] 観測ノイズ削減法の開発2020

    • 発明者名
      井元祐介、中村友紀、平岡裕章、斎藤通紀
    • 権利者名
      井元祐介、中村友紀、平岡裕章、斎藤通紀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      No. 2020-102852
  • [産業財産権] MAINTENANCE-AND-AMPLIFICATION METHOD FOR HUMAN PRIMORDIAL GERM CELLS/HUMAN PRIMORDIAL GERM CELL-LIKE CELLS2020

    • 発明者名
      Mitinori Saitou, Yusuke Murase
    • 権利者名
      Mitinori Saitou, Yusuke Murase
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      63/066,914
    • 外国
  • [産業財産権] MAINTENANCE-AND-AMPLIFICATION METHOD FOR HUMAN PRIMORDIAL GERM CELLS/HUMAN PRIMORDIAL GERM CELL-LIKE CELLS2020

    • 発明者名
      Mitinori Saitou, Yusuke Murase
    • 権利者名
      Mitinori Saitou, Yusuke Murase
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      63/067,776
    • 外国

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公開日: 2022-12-28  

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