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

阐明睾丸来源的多能干细胞获得多能性的分子机制

• 批准号: 18770199
• 负责人: 李 知英
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18770199/
• 关键词: Spermatogenesis; Spermatogonial stem cells; Pluripotency; Testis; Stem cells; Transplantation

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。

Germ cells are highly specialized in the production of mating cells, while Embryonicstem(ES) cells are highly specialized in the production of multipotent cells. The germ cells are capable of controlling pluripotency. In this study, sperm stem cell culture lines were established by the applicant.(Germline Stem, GS cells) can gain the same pluripotent differentiation energy as ES cells, introduce genes related to the control of ES cell undifferentiation into GS cells to allow GS cells to become pluripotent cells and transform them, and conduct research on how a GS cell can directly transform its pluripotency into mGS cells through its ubiquitous mechanism. Akt is involved in the regulation and activation of Phosphoinositide-3kinase(PI3K). 4-hydroxy-tamoxifen(40HT) gene expression was induced by Myr-Akt-mer gene transfer into GS cells, and the transformation of GS and mGS(multipotent Germline Stem) cells was analyzed and activated by Akt gene. Myr-Akt-merGS cells divide more than 5 months in the presence of GDNF at 40HT, and wild-type GS and its homologues develop and grow in the presence of GDNF at 40 HT. AktGS cells are derived from sperm. The activation of the PI3K-Akt pathway and the self-renewal of sperm stem cells are important for the development of sperm stem cells. The results of this research are published in the journal Development. GS cell pluripotent cell transformation, expression, neomycin resistance gene introduction, and comparative analysis of GS cell. Microarray gene discovery analysis, pu5f1 gene differentiation analysis, wild-type gene differentiation frequency higher than ES isotype cell differentiation frequency p53 knock out analysis, GS pluripotent cell (mGS) transformation GS cell differentiation sperm formation potential loss event. The results of this research are published in Biology of reproduction.

项目成果

Rats produced by interspecies spermatogonial transplantation in mice and in vitro microinsemination

• DOI: 10.1073/pnas.0604205103
• 发表时间: 2006-09-12
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Shinohara, Takashi;Kato, Megumi;Hirabayashi, Masumi
• 通讯作者: Hirabayashi, Masumi

Long-term culture of male germline stem cells from hamster testes

• DOI: 10.1095/biolreprod.107.065615
• 发表时间: 2008-04-01
• 期刊: BIOLOGY OF REPRODUCTION
• 影响因子: 3.6
• 作者: Kanatsu-Shinohara, Mito;Muneto, Tomomi;Shinohara, Takashi
• 通讯作者: Shinohara, Takashi

Production of knockout mice by random and targeted mutagenesis in spermatogonial stem cells.

通过精原干细胞的随机和定向诱变生产基因敲除小鼠。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 103
• 作者: Sugiki;T. et al.;Kanatsu-shinohara et al.;Fietz Thomas;Kanatsu-shinohara et al.
• 通讯作者: Kanatsu-shinohara et al.

Anchorage-independent growth of mouse male germlines stem cells in vitro.

小鼠雄性生殖系干细胞的体外锚定非依赖性生长。

• 发表时间: 2006
• 期刊: Biol.Reprod. 74
• 作者: Lee J;et. al.;Shinohara T et al.(8人中4番目);Kanatsu-Shinohara M et al. (12人中8番目);Kanatsu-Shinohara M et al. (8人中3番目)
• 通讯作者: Kanatsu-Shinohara M et al. (8人中3番目)

Akt mediates self-renewal division of mouse spermatogonial stem cells

• DOI: 10.1242/dev.003004
• 发表时间: 2007-05-15
• 期刊: DEVELOPMENT
• 影响因子: 4.6
• 作者: Lee, Jiyoung;Kanatsu-Shinohara, Mito;Shinohara, Takashi
• 通讯作者: Shinohara, Takashi