精巣由来多能性幹細胞の多分化能獲得における分子機構の解明

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生殖細胞は配偶子形成のために高度に専門化された細胞であるが、同時にEmbryonicstem(ES)細胞や奇形腫などの多能性細胞を産生する能力も併せ持つことも知られている。しかしながら、生殖細胞の持つこの多能性制御機構については殆ど理解されてない。本研究では申請者のグループで樹立した精子幹細胞培養株(Germline Stem, GS細胞)がESと同様な多分化能を獲得することから、GS細胞にES細胞未分化制御に関わる遺伝子を導入してGS細胞が多能性細胞へと変化するのか試み、また1個のGS細胞が何らかのエピジェネティックな機構により多能性を持つmGS細胞へと直接変化することについて研究を行なった。ES細胞の多能性維持と細胞の増殖に関わると報告されているAktはPhosphoinositide-3kinase(PI3K)によってリン酸化され、活性化される。4-hydroxy-tamoxifen(40HT)によって発現が誘導されるMyr-Akt-merプラスミドをGS細胞へ導入しその変化を解析した所、Aktの活性化によるGSのmGS(multipotent Germline Stem)細胞への変化は見られなかった。しかし、Myr-Akt-merGS細胞は40HT存在下でGDNFなしで5ヶ月以上分裂し続き、野生型のGSと同様な遺伝子発現パターンやアンドロジェネティクなインプリンティングパターンを示すことが分かった。あと、この細胞を不妊マウスの精巣に移植してAktGS細胞由来の子供を得ることが出来た。これらの結果からPI3K-Akt pathwayの活性化は精子幹細胞の自己複製(self-renewal)に重要な役割を果たしている事が明らかとなった。これらの研究成果はDevelopment誌にて掲載された。GS細胞から多能性細胞へ変換するメカにズムを解明するため、neomycin耐性遺伝子導入された1個のGSから出現したmGS細胞とGSの比較解析を行なった。Microarrayによる遺伝子発現解析、pou5f1遺伝子のメチル化解析、野生型に比べてES同様細胞への変化頻度の高いp53 knock outマウスの解析などによって、GSの多能性細胞(mGS)への変換はGS細胞が精子形成能(spermatogenic potential)を失う事により起こる事が明らかとなった。これらの研究成果はBiology of reproduction誌にて掲載された。