生殖遺伝学
- 世界でも独自の生殖細胞系列の分化を再現する多細胞再構築系の開発
- 生殖細胞系列における細胞の品質はどのように保たれているのか?
- 雌雄で異なる配偶子(異形配偶子)を作り出すメカニズムとは?
- 卵巣内での持続的卵子形成を可能にするメカニズムとは?
独自の再構築系を駆使して、生殖細胞系列の永続性を保証する仕組みを明らかにする
生殖細胞系列は様々な分化過程によって成り立っています(図1)。この細胞系列の大きな特徴は最終分化した配偶子が受精することによりふりだしに戻るという無限性と、雌雄で大きく異なる配偶子を作り出すという点です。これらの特徴を実現する機構の解明のために、以下の課題に注目して研究を進めています。
図1
(1) 卵子を恒常的かつ長期的に産生するシステムの理解
卵巣内の卵母細胞は出生後に増えることはなく、｢Dormant state(休止状態)｣で維持されている未熟な卵母細胞の一部が周期的に成熟を開始することにより恒常的かつ長期的な卵子の産生を可能にしている。すなわちDormant stateの成立・維持・終結が卵子産生システムの分水嶺となる。これに加えてDormant stateの卵母細胞ではゲノム・エピゲノム・ミトコンドリアなどの遺伝情報の維持に特殊な性質を備えていることが垣間見えるが、その詳細は明らかではない。我々は卵母細胞のDormant stateを担う分子機構を明らかにすることにより、卵子産生システムを質的・量的・時系列的に制御する機構の理解を目指しています。
(2) 生殖細胞の性差を生み出す遺伝子ネットワークの解明
生殖細胞系列は雌雄で形態的かつ機能的に大きく異なる配偶子に分化する。すなわち雌では大型の卵子、雄では小型で運動性の高い精子に分化することに加えて、それぞれの配偶子で異なるエピゲノムパターンが確立される。これらの性差は雌雄間での相互排他的な分子機構により担われていると考えられているが、その理解は十分ではない。我々はこの雌雄配偶子における相互排他性を保証する遺伝子ネットワークを解明しています。この解明により生物種に広く保存されている異形配偶子システムの根本原理の理解と、性転換個体(XY Female、XX Male)における配偶子形成異常の原因の究明を目指しています。
(3) 生殖細胞系列の発生を再現する多細胞再構築系の開発
多能性幹細胞(ES細胞、iPS細胞)を用いた体外培養系において、生殖細胞系列の全過程を再現する再構築系の開発を行なっています。これまでに世界にさきがけて卵母細胞系列とそれを支持する卵胞体細胞系列の再構築に成功しました。この再構築系では多能性幹細胞から体外培養のみで機能的な卵子を作り出すことができます(図2)。今後において、この再構築系を用いて上記2つの研究課題に取り組むことに加えて、ヒトを含めた様々な動物の生殖細胞の多細胞再構築系を開発していきます。
図2
