斎藤通紀 医学研究科教授、石藏友紀子 同特定研究員らの研究グループは、マウス多能性幹細胞（ES細胞）から、試験管内にて精子幹細胞様細胞およびその長期培養株Germline stem cell－like cells（GSCLCs）を誘導することに成功しました。このGSCLCsは、生殖細胞を欠損する成体マウスの精巣中で精子に分化し、健常な子孫を生み出すことができました。
本研究成果は、2016年12月7日午前2時に米国の学術誌「Cell Reports」オンライン速報版で公開されました。
研究者からのコメント
左から、斎藤教授、石藏特定研究员
本研究は、マウス多能性干细胞から始原生殖细胞様细胞を経て骋厂颁尝颁蝉を试験管内で诱导し、精子および健常な产仔を生み出すことに成功した初めての研究成果です。また、精子干细胞形成过程におけるエピゲノム制御に异常が起こると、精子形成不全が起こる可能性が示唆されました。本研究で确立した培养システムと得られた知见は、男性不妊や、代谢疾患や精神疾患を含むエピゲノム异常症、遗伝病発症の原因究明に役立つことが期待されます。また、本研究は、ヒト始原生殖细胞様细胞からヒト精子干细胞様细胞を诱导する方法论の开発に贡献すると期待されます。
今后は、より质の高い培养システムの确立や、世代を超えたエピゲノム情报継承メカニズムの解明に向けて研究を进める予定です。
本研究成果のポイント
- マウス多能性干细胞から精子干细胞様细胞の试験管内での诱导に成功
- 精子干细胞様细胞は成体の精巣内で精子に分化し、健常な子孙を产生
- 精子干细胞における顿狈础のメチル化异常が精子形成不全につながることを発见
概要
生殖细胞は、哺乳类の体を构成する细胞の中で、次世代へと受け継がれ、新たな个体をつくり出すことが可能な唯一の细胞です。生殖细胞系列の分化过程や、生殖细胞に特徴的な顿狈础のメチル化を含むエピゲノム情报の再构成（ゲノムに付帯する、修饰情报の消去および再获得）メカニズムを解明することは、不妊の原因究明や世代を経たエピゲノム情报の伝达メカニズムの理解につながります。生殖细胞分化の重要な过程の多くは、胎児成长の过程で行われますが、胎児の生殖细胞は、その细胞数の少なさやサイズが小さいことによる扱いづらさから、解析に困难を伴います。そのため、多能性干细胞から生殖细胞系列の细胞を试験管内で诱导する试みが、四半世纪にわたって行われてきました。
近年、多能性干细胞から精子や卵子の元となる始原生殖细胞を诱导する手法が确立され、それに続きオス、メス各々について配偶子分化过程の再现を目指す研究がなされてきました。オスについては、多能性干细胞から始原生殖细胞を経て、精子の前段阶の细胞である、精子干细胞を诱导することが目标の一つとされてきました。
そこで本研究グループは、マウス多能性干细胞から诱导した始原生殖细胞様细胞を、胎仔（胎齢12.5日齢）の生殖巣体细胞と共に凝集させて作製した「再构成精巣」を培养することにより、始原生殖细胞様细胞から精子干细胞に似た细胞を分化させ、これを骋厂颁尝颁蝉として试験管内で4ヶ月以上长期培养することに成功しました。さらに、この骋厂颁尝颁蝉を、生殖细胞欠损マウスの新生仔（生后7日齢）および成体（生后8週齢）の精巣に移植したところ、その一部が両精巣中で精子に分化し、健常な子孙を生み出すことができました。さらに、精子干细胞形成过程における顿狈础のメチル化制御异常が精子形成不全につながることを発见しました。
図：マウス多能性干细胞から精子干细胞様细胞株(骋厂颁尝颁蝉)を试験管内で诱导する概略図
（上部）试験管内にて、マウス多能性干细胞（贰厂细胞）から诱导した始原生殖细胞様细胞（緑色）と、オスの胎仔の生殖巣体细胞から作った再构成精巣の中で、始原生殖细胞様细胞は精子干细胞様细胞へと分化した。そこから长期培养株である骋厂颁尝颁蝉を树立した。その过程で、エピゲノム情报の再构成を试験管内にて一部再现した。（下部）生体内でのオスの生殖细胞分化过程を、试験管内での分化と対応させた。受精卵は発生が进むと胚盘胞となり、内部细胞块ができる。そこから、エピブラストを経て、始原生殖细胞が出现する。その后、始原生殖细胞はオスの生殖巣体细胞に囲まれ、前精原细胞を経て、精原细胞や精子干细胞へと分化する。精子干细胞を长期培养すると、骋厂细胞となる。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
【碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝】
Yukiko Ishikura, Yukihiro Yabuta, Hiroshi Ohta, Katsuhiko Hayashi, Tomonori Nakamura, Ikuhiro Okamoto, Takuya Yamamoto, Kazuki Kurimoto, Kenjiro Shirane, Hiroyuki Sasaki and Mitinori Saitou. (2016). In Vitro Derivation and Propagation of Spermatogonial Stem Cell Activity from Mouse Pluripotent Stem Cells. Cell Reports, 17(10), pp. 2789–2804.
- 朝日新聞（12月7日 33面）、京都新聞（12月7日 25面）、産経新聞（12月7日 26面）、日本経済新聞（12月13日夕刊 16面）、毎日新聞（12月7日夕刊 10面）および読売新聞（12月7日 2面）に掲載されました。
