精子幹細胞の遺伝子改変によるノックアウト動物の作成

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19201040
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用ゲノム科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 篠原 隆司 京都大学, 医学研究科, 教授 (30322770)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 幹細胞 / 精子形成 / 移植 / 自己複製

研究概要

従来の生殖工学の中心はメスであり、1960年代からの卵子・初期胚の培養・操作技術の確立と共に、雌性生殖細胞の研究は発展した。特にマウスにおいてはES細胞が広く個体レベルでの遺伝子破壊に利用されている。しかしながら、生殖細胞になることができるES細胞はマウスのみであり、卵の数がすくなかったり、脆弱な動物ではこのES細胞を用いた従来法を適用するのは困難であることから、個体の遺伝子破壊はマウスにおいてのみ行われている。唯一別の方法として考案された核移植法による遺伝子破壊は相同組換えの効率と核移植自体の成功率が極めて低いことから、現在はほとんど行われるに至っておらず、多くの動物では個体の遺伝子操作が不可能である。この問題点を克服するために、我々はオスの精子幹細胞の持つ可能性に注目し、これまで研究を進めてきた。我々はこれまでにglial cell line-derived neurotrophic factor(GDNF), basic fibroblast growth factor(bFGF)を用いることで、マウス精子幹細胞を試験管内で長期培養することに成功し、これをGermline Stem(GS)cellと名付けた。またこの細胞に遺伝子ノックアウト用のベクターを導入し、2006年にノックアウトマウスの作製に成功した。本研究においては、これまで遺伝子破壊の困難であった、3つの代表的な実験動物種(ハムスター、ウサギ、ミニブタ)のGS細胞株の樹立と、その遺伝子操作法の確立を目的とする。最終的には、その技術を発展させ、トランスジェニック・ノックアウト動物を作成する技術を確立する。

研究成果

• [雑誌論文] Heritable imprinting defect caused by epigenetic abnormalities in spermatogonial stem cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Lee, J., Kanatsu-Shinohara, M., Ogonuki, N., Miki, H., Inoue, K., Morimoto, T., Ogura, A., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Biol.Reprod. 80 ページ: 518-527
• [雑誌論文] Abnormal DNA methyltransferase expression in mouse germline stem cells results in spermatogenic defects (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashima, S., Takehashi, M., Lee, J., Chuma, S., Okano, M., Hata, K., Suetake, I., Nakatsuji, N., Miyoshi, H., Tajima, S., Sasaki, H., Kanatsu-Shinohara, M., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Biol.Reprod. 81 ページ: 155-164
• [雑誌論文] Genetic reconstruction of mouse spermatogonial stem cell self-renewal in vitro by Ras-cyclin D2 activation (2009)
  • 著者名/発表者名: Lee, J., Kanatsu-Shinohara, M., Morimoto, H., Kazuki, Y., Takashima, S., Mitsuo Oshimura, Toyokuni, S., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 5 ページ: 76-86
• [雑誌論文] Homing of mouse spermatogonial stem cells to germline niche depends on bl-integrin (2008)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M., Takehashi, M., Takashima, S., Lee, J., Chuma, S., Nakatsuji, N., Fassler R., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 3 ページ: 533-542
• [雑誌論文] Long-term culture of male germline stem cells from hamster testes (2008)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M., Muneto, T., Lee, J., Takenaka, M., Chuma, S., Nakatsuji, N., Horiuchi, T., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Biol.Reprod. 78 ページ: 611-617
• [雑誌論文] Production of transgenic rats via lentiviral and xenogeneic transplantation of spermatogonial stem cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M., Kato, M., Takehashi, M., Morimoto, H., Takashima, S., Chuma, S., Nakatsuji, N., Hirabayashi, M., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Biol.Reprod. 79 ページ: 1122-1128
• [雑誌論文] Adenovirus-mediated gene delivery into mouse spermatogonial stem cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Takehashi, M., Kanatsu-Shinohara, M., Inoue, K., Ogonuki, N., Miki, H., Toyokuni, S., Ogura, A., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104 ページ: 2596-2601
• [学会発表] Culture of Spermatogonial stem cells (2008)
  • 学会等名: The 11^<th> Kyoto University International Symposium
  • 発表場所: 中国上海
  • 年月日: 20081009-20080911
• [学会発表] Cold Spring Harbor (2008)
  • 学会等名: 73^<rd> Symposium : Control and Regulation of Stem Cells "Culture of Spermatogonial stem cells"
  • 発表場所: 米国 New York
  • 年月日: 20080528-20080602
• [学会発表] Society for the Study of Reproduction, Annual meeting (2008)
  • 学会等名: Culture of Spermatogonial stem cells
  • 発表場所: 米国 Hawaii
  • 年月日: 20080525-20080530
• [学会発表] Cornell University Stem Cell Lecture (2008)
  • 学会等名: Culture of Spermatogonial stem cells
  • 発表場所: 米国 New York
  • 年月日: 2008-06-03
• [学会発表] Takashi Shinohara (Kyoto University) (2008)
  • 学会等名: Derivation of embryonic germline stem cells The 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2008-01-09
• [学会発表] Takashi Shinohara (Kyoto University) (2002)
  • 学会等名: Positive and negative regulators of mouse spermatogonial stem cell self-renewal
  • 発表場所: Keystone Meeting, Keystone, Colorado
  • 年月日: 20021710