中村 友紀

非ヒト霊長類を用いた霊長類着床直後胚発生メカニズムの解明

発生学とは、1つの受精卵（胚）から生物個体がどのようなメカニズムで構築されていくかを探求する学問です。ヒト胚発生の中でも着床直後というのは、ダイナミックな形態変化を伴いながら均質な多能性細胞群Epiblastから初めて多様性を持つ三胚葉分化細胞（内胚葉、中胚葉、外肺葉）が生まれる時期であります。このことからヒト着床直後は、受精の「生命の誕生」に対し「”個”であるヒトの起始」ともとらえられる極めて根源的な時期です。にも関わらずいくつかの決定的な阻害要因により、我々の知識は１００年ほど前の形態学的な知見にとどまったまま。つまり我々はヒトの起始メカニズムを知りません(図1)。私はこれまで最もヒトに近縁かつ実験可能な非ヒト霊長類(non-human primate; NHP)であるカニクイザルをモデルに、独自に開発したsingle cell RNA-seq法の一種であるSC3-seq法 (Single Cell mRNA 3’ end sequencing法、Nakamura et al, 2015, N.A.R.)を用いて、マウス研究では知りえない霊長類特有の様々な発生現象を観察してきました(図2, Nakamura et al, 2016, Nature)。ASHBiでは、カニクイザルを用いたこれまでの研究をさらに発展させ、着床直後の複雑かつダイナミックな変化を伴う胚発生メカニズムの包括的な理解を目指すとともに、更なる研究のための実験的基盤を構築します。そして、ヒトの起始メカニズムの理解を目指します。

図1

図2

Nakamura, T.#, Yabuta, Y., Okamoto, I., Sasaki, K., Iwatani, C., Tsuchiya, H., and Saitou, M#. (2017). Single-cell transcriptome of early embryos and cultured embryonic stem cells of cynomolgus monkeys. Sci Data 4, 170067.

Nakamura, T., Okamoto, I., Sasaki, K., Yabuta, Y., Iwatani, C., Tsuchiya, H., Seita, Y., Nakamura, S., Yamamoto, T., and Saitou, M. (2016). A developmental coordinate of pluripotency among mice, monkeys and humans. Nature 537, 57-62.

Sakai, Y.*, Nakamura, T.*#, Okamoto, I., Gyobu-Motani, S., Ohta, H., Yabuta, Y., Tsukiyama, T., Iwatani, C., Tsuchiya, H., Ema, M., et al. (2019). Induction of the Germ-Cell Fate from Pluripotent Stem Cells in Cynomolgus Monkeys. Biol Reprod.

Nakamura, T.*, Yabuta, Y.*, Okamoto, I., Aramaki, S., Yokobayashi, S., Kurimoto, K., Sekiguchi, K., Nakagawa, M., Yamamoto, T., and Saitou, M. (2015). SC3-seq: a method for highly parallel and quantitative measurement of single-cell gene expression. Nucleic Acids Res 43, e60.

Nakamura, T., Nakagawa, M., Ichisaka, T., Shiota, A., and Yamanaka, S. (2011). Essential roles of ECAT15-2/Dppa2 in functional lung development. Mol Cell Biol 31, 4366-4378.

Sasaki, K., Nakamura, T., Okamoto, I., Yabuta, Y., Iwatani, C., Tsuchiya, H., Seita, Y., Nakamura, S., Shiraki, N., Takakuwa, T., et al. (2016). The Germ Cell Fate of Cynomolgus Monkeys Is Specified in the Nascent Amnion. Dev Cell 39, 169-185.

Sasaki, K., Yokobayashi, S., Nakamura, T., Okamoto, I., Yabuta, Y., Kurimoto, K., Ohta, H., Moritoki, Y., Iwatani, C., Tsuchiya, H., et al. (2015). Robust In Vitro Induction of Human Germ Cell Fate from Pluripotent Stem Cells. Cell Stem Cell 17, 178-194.

Murase, Y., Yabuta, Y., Ohta, H., Yamashiro, C., Nakamura, T., Yamamoto, T., and Saitou, M. (2020). Long-term expansion with germline potential of human primordial germ cell-like cells in vitro. EMBO J, e104929.

Nagaoka, S.I., Nakaki, F., Miyauchi, H., Nosaka, Y., Ohta, H., Yabuta, Y., Kurimoto, K., Hayashi, K., Nakamura, T., Yamamoto, T., et al. (2020). ZGLP1 is a determinant for the oogenic fate in mice. Science 367.

^#Corresponding author(s)
^*equally contributed to this work

研究グループ

斎藤グループ

2020年度科学研究費助成事業「学術変革領域研究（Ｂ）」 霊長類発生学研究の基盤構築

着任日

2021年1月1日