始原生殖細胞の分化可塑性を制御する核内基盤の解析

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マウス始原生殖細胞をSteel Factor, LIF, bFGF存在下で培養すると多能性幹細胞(EG細胞)へ変化するが、そのメカニズムを知る手がかりを得るために、変化の経過をタイムラプス解析した。始原生殖細胞と多能性幹細胞で特異的にGFPを発現するOct3/4-GFPトランスジェニックマウスの8.5日胚始原生殖細胞を膜結合型Steel Factorを発現するフィーダー細胞上で培養すると、培養開始後8日目までにいくつかのGFP陽性の単一細胞が残存した。その細胞はその後1日程、不均等に分裂を繰り返した後、残った大きな細胞がEG細胞のコロニーを形成し始めることがわかった。このことから始原生殖細胞が増殖する過程で一部の細胞が多能性幹細胞に向けた変化を起こすものと考えられる。胚発生過程では、多能性幹細胞の集団と考えられるエピブラスト細胞は、胚体外外胚葉からのBMP4シグナルを受けて始原生殖細胞の前駆細胞になった後、Eカドヘリンを介した前駆細胞間の相互作用により始原生殖細胞へと分化運命の決定が起こる。この前駆細胞の性質を調べるために、Oct3/4に注目してその働きを解析した。内在性Oct3/4遺伝子を両アレルともに持たず、外来Oct3/4遺伝子により未分化状態を維持しているES細胞(ZHBTc4)でキメラ胚を作ると、ES由来細胞ではOct3/4の発現が恒常的に抑制されていた。またこの細胞は始原生殖細胞の前駆細胞に優先的に寄与するが、始原生殖細胞への分化決定を受けることはできず、分化決定にはOct3/4の発現が必要であることがわかった。正常胚でも前駆細胞ではOct3/4の発現が減少し、始原生殖細胞への分化決定を受ける直前で、その発現が上昇することが観察された。これらの結果から、始原生殖細胞の前駆細胞はOct3/4の発現を必要とせず、多能性幹細胞とは異なった状態に置かれていると思われる。