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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

生殖干细胞分化机制及跨物种细胞移植诱导精子发生

基本信息

批准号：
10J02264
负责人：
金聖民
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

The purpose of this study is to analyze the characteristics of reproductive stem cells in domestic animals, including large animals, and to investigate sperm induction in reproductive stem cell transplantation. Spermatogonial stem cells (Gonocytes) exist in mammalian immature spermatozoa, and their ability to differentiate into sperm cells during cell growth and development and during sexual maturation. In this study, we investigated the possibility of recognizing GalNac on the surface of gonocyte cells (DBA), Extracellular matrix (ECM), Gelatin, Laminin, Poly-L-Lysine, etc. by using gonocyte in culture, self-replication, subsequent regulation of proliferation, in vitro long-term culture, and induction of pluripotent cells. As a result, the matrix other than Laminin was used to investigate pluripotent stem cells. In particular, DBA Gelatin has a special role in cell proliferation and cell formation, with a total of 126.5±10.0 and 72.5±0.7 cells. In addition, the DBAs have been shown to be able to detect the effects of cell proliferation. In addition, cell culture in various substrates, pluripotency, and the development of germ cell-specific genes (NANOG, POU5F1, SOX2, c-MYC, REX1) are regulated. The results showed that the expression of POU5 F1 and UCHL1 was very high in comparison with that in culture. The development of SOX2, c-MYC and REX1 in the medium of culture was increased. As a result, GALNAc was found on the surface of Gonocyte, which was specific to DBA recognition, stroma induction, proliferation and self-replication of pre-spermatogonial stem cells. This study provides useful information for research on long-term culture of male reproductive stem cells in vitro and establishment of pluripotent cells in livestock and large animals.