生殖幹細胞の分化メカニズムと異種間細胞移植による精子形成誘導

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本研究は、家畜を含めた大型動物での生殖幹細胞の特性解析と、生殖幹細胞の移植による精子誘導について検討することを目的とした。哺乳動物の幼若期の精巣に存在する前精原幹細胞(Gonocyte)は、細胞増殖を行わず静止期にあるが、性成熟の進行にともなって精原幹細胞(Spermatogonia)から精子細胞へと分化する能力をもつ。本研究では、ウシのGonocyte細胞表面のGalNacを認識するレクチン(DBA)、そして細胞外マトリックス(Extracellular matrix、ECM)であるGelatin、Laminin、Poly-L-Lysineの4つの物質でそれぞれコーティングしたディッシュを用いてGonocyteを培養し、その自己複製能、接着、増殖のパターンを調べ、体外での長期培養と多能性細胞への誘導の可能性について検討した。その結果、Laminin以外の基質でコーティングを施したディッシュ上では多能性幹細胞様のコロニーが観察された。特に、DBAやGelatinでコートしたディッシュでは、それぞれ126.5±10.0個と72.5±0.7個のコロニーが観察され、これらの二つ基質がGonocyteの細胞増殖とコロニー形成に特に有効に作用していることが示された。さらに、DBAはGonocyteに対して上記の効果を示す一方で、体細胞に対しては逆に接着と増殖の抑制が観察された。また、各基質で培養した細胞における、多能性に関連するリプログラミング遺伝子(NANOG、POU5F1、SOX2、c-MYC、REX1)と生殖細胞特異的な遺伝子(UCHL1)の発現パターンを調べた。その結果、DBAコーティングディッシュ上で細胞を培養した場合を、他のECMコーティングディッシュで培養した場合とを比較すると、POU5F1とUCHL1の発現が非常に高かった。それに加え、DBAコーティングを用いた培養ではSOX2、c-MYC、REX1などのリプログラミング遺伝子の発現も増加した。これらの結果かち、Gonocyteの表面で発現しているGalNAcが特異的にDBAを認識し、この基質を介して細胞の接着が誘導され、前精原幹細胞の増殖や自己複製能が促進されることが示唆された。本研究は、研究情報の限られた、家畜などの大型動物の雄性生殖幹細胞の体外での長期培養や多能性細胞の樹立に関する研究に、有用な情報を提供すると考えられる。