研究概要
生殖細胞は、精子・卵子に分化し、その融合により新しい個体を形成します。生殖細胞の発生機構の解明は、遺伝情報継承機構やエピゲノム制御機構の解明に直結し、不妊や遺伝病・エピゲノム異常発症機序の解明につながると期待されます。我々は、マウス生殖細胞の形成機構を解明し、培養ディッシュ上で、マウスES細胞/iPS細胞から、精子・卵子・健常な産仔に貢献する始原生殖細胞様細胞を誘導する技術を開発しました。我々は、本技術を用いて、エピゲノムリプログラミングや卵母細胞分化・減数分裂誘導など、生殖細胞の発生に必須な現象の分子機構を解明しました。我々は、ヒトに近縁なカニクイザルを用いた研究を推進 し、マウス・サル・ヒト多能性スペクトラムの発生座標、霊長類生殖細胞の起源、また、霊長類胚におけるX染色体遺伝子量補正プログラムを解明しました。我々は、これら成果に基づき、ヒトiPS細胞からヒト始原生殖細胞様細胞を誘導する技術を開発し、ヒト生殖細胞の形成機構を解明、ヒトとマウスの生殖細胞形成機構は進化的に多くの点で異なることを明らかにしました。さらに、サル・ヒト卵原細胞を体外で原始卵胞に分化させること、サルES 細胞からサル始原生殖細胞様細胞を誘導、それらを第一減数分裂前期の胎児卵母細胞に分化させることに成功しました。さらに、最近、サイトカイン等を用いて、ヒト始原生殖細胞様細胞にエピゲノムリプログラミングを誘導し、前精原細胞及び卵原細胞に分化させることに成功しました。この過程で、ヒト始原生殖細胞様細胞に由来する細胞は、安定した核型を保ち、1010倍以上に増幅されます。これらの成果は、ヒト生殖細胞発生機構の解明を促進し、ヒト生殖細胞試験管内造成研究をさらに発展させる基盤を形成します。
論文
Murase, Y., Yokogawa, R., Yabuta, Y., Nagano, M., Katou, Y., Mizuyama, M., Kitamura, A., Puangsricharoen, P., Yamashiro, C., Hu, B., Mizuta, K., Ogata, K., Ishihama, Y., & Saitou, M. (2024). In vitro reconstitution of epigenetic reprogramming in the human germ line. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07526-6
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Gyobu-Motani, S., Yabuta, Y., Mizuta, K., Katou, Y., Okamoto, I., Kawasaki, M., Kitamura, A., Tsukiyama, T., Iwatani, C., Tsuchiya, H., Tsujimura, T., Yamamoto, T., Nakamura, T., & Saitou, M. (2023). Induction of fetal meiotic oocytes from embryonic stem cells in cynomolgus monkeys. EMBO Journal, 42(9), e112962. https://doi.org/10.15252/embj.2022112962
Imoto, Y., Nakamura, T., Escolar, G. E., Yoshiwaki, M., Kojima, Y., Yabuta, Y., Katou, Y., Yamamoto, T., Hiraoka, Y., & Saitou, M. (2022). Resolution of the curse of dimensionality in single-cell RNA sequencing data analysis. Life Science Alliance, 5(12), e202201591. https://doi.org/10.26508/lsa.202201591
Mizuta, K., Katou, Y., Nakakita, B., Kishine, A., Nosaka, Y., Saito, S., Iwatani, C., Tsuchiya, H., Kawamoto, I., Nakaya, M., Tsukiyama, T., Nagano, M., Kojima, Y., Nakamura, T., Yabuta, Y., Horie, A., Mandai, M., Ohta, H., & Saitou, M. (2022). Ex vivo reconstitution of fetal oocyte development in humans and cynomolgus monkeys. EMBO Journal, 41(18), e110815. https://doi.org/10.15252/embj.2022110815
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Nagano, M., Hu, B., Yokobayashi, S., Yamamura, A., Umemura, F., Coradin, M., Ohta, H., Yabuta, Y., Ishikura, Y., Okamoto, I., Ikeda, H., Kawahira, N., Nosaka, Y., Shimizu, S., Kojima, Y., Mizuta, K., Kasahara, T., Imoto, Y., Meehan, K., Stocsits, R., Wutz, G., Hiraoka, Y., Murakawa, Y., Yamamoto, T., Tachibana, K., Peters, J. M., Mirny, L. A., Garcia, B. A., Majewski, J., & Saitou, M. (2022). Nucleome programming is required for the foundation of totipotency in mammalian germline development. EMBO Journal, 41(13), e110600. https://doi.org/10.15252/embj.2022110600