生殖幹細胞における自己保存システムとその分子基盤の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15039221
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 蓬田 健太郎 大阪大学, 微生物病研究所, 助教授 (90283803)
• Keywords: 幹細胞 / 再生 / 精子形成 / 生殖工学 / 生体内遺伝子導入法 / Oct-3 / 4 / GDNF / c-kit / SCF

Research Abstract

組織幹細胞は支持細胞の作り出す幹細胞ニッチと呼ばれる微小環境において、自己保存と分化細胞産生の制御を受けると考えられている。そこで、マウス精巣生殖幹細胞における幹細胞の増殖・分化の制御機構の解析を行った。
GDNF刺激によりin vivoで増殖させた生殖幹細胞は、Oct-3/4の発現パターンから2群に分けることが可能である。そこで、この2群の細胞集団について幹細胞活性を移植法により確認したところ、同等の幹細胞活性を有することが明らかとなった。さらに、これらの細胞群が相互転換可能であることが確認された。そこで、なぜこのような2群の細胞群が存在するのかを検討するために、分化マーカーと考えられているc-kitに着目してその違いを詳細に解析した。この結果、生殖幹細胞は、c-kit蛋白質の修飾とその発現様式の違いによりその予想される機能が異なるリザーバー型(c-kit^<surface->,Oct-3/4^+)、活性化型(c-kit^<surface->,Oct-3/4^-)、遷移状態型(c-kit^<surface+>,Oct-3/4^-)の3つの幹細胞集団から成っていることが明らかになった。これらはどれも新規の糖鎖修飾様式を示す幹細胞共通のstem cell form c-kitを保持していた。このstem cell form c-kitは遷移状態生殖幹細胞として一時的に細胞表面に提示されるが、ここに分泌型SCFが存在するとその刺激により生殖幹細胞はc-kit receptorを細胞内に取り込み、c-kit^<surface->の状態に戻ることで分化が阻害された。このように生殖幹細胞では、stem cell form c-kitと分泌型SCFにより幹細胞が維持されていることが明らかとなった。これらの結果から、stem cell form c-kitと分泌型SCFは幹細胞機能を維持するために重要な役割を果たしていることが示唆された。

Research Products

• [Publications] Kimura T, Suzuki A, Fuita Y, Yomogida K, Lomeli H, Asada N, Ikeuchi M, Nagy A, Mak TW, Nakano T.: "Conditional loss of PTEN leads to testicular teratoma and enhances embryonic germ cell production."Development.. 130(8). 1691-1700 (2003)
• [Publications] Terada K, Ueno S, Yomogida K, Imai T, Kiyonari H, Takeda N, Yano M, Abe S, Aizawa S, Mori M.: "Expression of Tom34 splicing isoforms in mouse testis and knockout of Tom34 in mice."J Biochem (Tokyo).. 133(5). 625-631 (2003)
• [Publications] Wakabayashi J, Yomogida K, Nakajima O, Yoh K, Takahashi S, Engel JD, Ohneda K, Yamamoto M.: "GATA-1 testis activation region is essential for Sertoli cell-specific expression of GATA-1 gene in transgenic mouse."Genes Cells.. 8(7). 619-630 (2003)
• [Publications] Tanaka H, Iguchi N, Egydio de Carvalho C, Tadokoro Y, Yomogida K, Nishimune Y.: "Novel actin-like proteins T-ACTIN 1 and T-ACTIN 2 are differentially expressed in the cytoplasm and nucleus of mouse haploid germ cells."Biol Reprod.. 69(2). 475-482 (2003)
• [Publications] Tadokoro Y, Yomogida K, Yagura Y, Yamada S, Okabe M, Nishimune Y.: "Characterization of histone H2A.X expression in testis and specific labeling of germ cells at the commitment stage of meiosis with histone H2A.X promoter-enhanced green fluorescent protein transgene."Biol Reprod. 69(4). 1325-1329 (2003)
• [Publications] Yomogida K, Yagura Y, Tadokoro Y, Nishimune Y.: "Dramatic expansion of germinal stem cells by ectopically expressed human glial cell line-derived neurotrophic factor in mouse Sertoli cells."Biol Reprod. 69(4). 1303-1307 (2003)
• [Publications] Iguchi N, Tanaka H, Yomogida K, Nishimune Y.: "Isolation and characterization of a novel cDNA encoding a DNA-binding protein (Hils1) specifically expressed in testicular haploid germ cells."Int J Androl. 26(6). 354-365 (2003)