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精子形成能を有したまま生体外で数年間継代培養が可能なマウス精子幹細胞株（GSCs）は、細胞レベルの実験系を用いて精子形成過程を効率良く解析できる可能性を秘めている。しかしながら、GSCsは精巣内の精子幹細胞（SSCs）と同様に不均一な細胞集団であり、GSCsの中でも精子幹細胞活性を持つ細胞は1-2%しか存在しないことが報告されている。そのため、GSCsを細胞集団レベルで解析した場合、精子幹細胞活性を持つ細胞の特性は埋もれてしまい、SSCsの自己複製・分化を制御する分子メカニズムを正確には理解できない。そこで申請者は精子幹細胞活性を持つGSCsを均一に培養できるin vitro実験系を確立するために、GSCsにおいて不均一性が生じる原因を探索し、以下の3点を明らかにした。I.1細胞レベルでSSCsとGSCsの遺伝子発現プロファイルを比較し、生体内の基底状態の未分化幹細胞（ASCs）に相関性が高い細胞集団、生体内の分化細胞よりの未分化幹細胞（PSCs）に相関性が高い細胞集団、ASCsとPSCsの中間に位置する細胞集団を同定した。II.細胞集団レベルの遺伝子発現解析から同定した複数のシグナル伝達経路を操作することによりASCs様細胞を均一状態で培養できるIn vitro実験系を確立した。III.GSCsを生体内のPSCs様細胞へ誘導し、均一に培養するIn vitro実験系を確立した。IV. IIとIIIを組み合わせて、ASCs様細胞からPSCs様細胞へと誘導するin vitro分化系を確立した。
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