メンバー＆研究内容

研究内容

配偶子形成の基盤となる生殖腺の細胞環境を再構築することにより、試験管内での配偶子形成を実現するほか、その形成過程への介入研究を可能にする実験系を構築する。

研究代表者はこれまでにマウス多能性幹細胞を用いて、卵巣組織の再構築を行い、機能的な卵子を産生する培養系を確立している。
本研究では、マウスの精巣組織の再構築を行ったのちに、それらを基盤として、ヒトや様々な動物の生殖腺の細胞環境を再構築する。これと同時に、各研究班と協力して様々な動物の精子幹細胞の樹立や配偶子形成過程を促進または阻害する小分子化合物の同定を試みる。
これらの研究により、様々な動物における配偶子形成過程の理解、不妊原因の解明や妊孕性の維持技術の開発、家畜・野生動物の繁殖成績の向上のための技術開発に貢献することを目指す。

研究内容

野生型マウスおよび遺伝子改変マウスの生殖巣を培養して配偶子形成を試験管内で再現し、精子形成・卵子形成の分子メカニズムを明らかにする。
次に、試験管内で得られた精子・卵子を用いて次世代を作製する生殖補助技術の開発を行う。また米国ベイラー医科大学に若手研究者を派遣してDNAエンコード小分子スクリーニングを実施、生殖細胞の増殖・分化を誘導する化合物、精子・卵の受精・発生能力を促進する化合物、動物個体で生殖能力を制御できる化合物を同定する。
さらにマウスで効果が確認された化合物について、国内共同研究者および米国ピッツバーグ大学、独国ライプニッツ研究所との共同研究により、各種実験応物・非モデル動物・霊長類への応用と効果を評価する。

研究内容

ハダカデバネズミの胚の採取・培養およびES細胞樹立法の確立

ハダカデバネズミは、マウスと同程度の体格であるにもかかわらず、最大寿命が40年以上の最長寿齧歯類である。さらに老化耐性およびがん化耐性の特徴をもつことから、老化・がん化予防法開発のための実験動物として注目されている。
しかし、真社会性齧歯類であり、繁殖個体が限られるため、その耐性機構を実験的に証明するために必要な発生工学技術開発はほとんど行われていない。
そこで本研究では発生工学技術開発の基盤となる胚の採取および培養法の確立、ES細胞の樹立を目指す。

研究内容

本研究では篠原によりマウスで確立されたgermline stem (GS)幹細胞の培養技術をヒトや絶滅危惧種の精子幹細胞の保存に役立てる。

285個体の動物精巣、Orwig博士はヒト精巣サンプルを保存しており、Orwig研究室ではヒト・霊長類の精子幹細胞移植技術も確立されていることから、国際共同研究により将来の不妊治療に利用する。またMatzuk博士の所有するケミカルライブラリーを用いてGS細胞の増殖を刺激する分子を検索することでヒト・霊長類、絶滅危惧種のGS細胞の樹立を目指す。培養ができなくても最低限精巣断片移植で精子を保存・回収する方法を開発する。

研究内容

本研究では我々がこれまで研究を進めてきたモデル動物 (ラット・ウサギ・ブタ) を用いて多能性幹細胞から生殖細胞・生殖巣組織の分化誘導を行います。
いずれのモデル動物も実験動物として十分に確立されており、多産で繁殖も良好なことから胚や胎児における生殖細胞発生の情報を得やすいという利点があります。
また配偶子や胚を顕微鏡下で操作する発生工学技術が十分発達しているため、遺伝子改変動物の作製に加え、試験管内で作られた生殖細胞の機能を個体発生により厳密に評価することが可能です。

これまでにマウスで確立されてきた in vitro gametogenesis の技術をこれら動物種に適応させることを通じて、絶滅危惧種をはじめとした様々な動物に使える技術として昇華させることを目指します。

研究内容

ライプニッツ研究所は、ゾウ、ライオン、ジャガー、ヒョウ、サイ、カンガルー、キツネ、オオカミ、クマ、キリン、シマウマ、ゴリラ、チンパンジーなど、300種以上・数千個体に及ぶさまざまな野生動物の組織から得られた細胞ストックを保有している。その中には、地球上に残る2頭のメスのみが生存するキタシロサイから樹立されたiPS細胞も含まれる。本研究では、これらの貴重な材料と日本のチームによる最先端技術を組み合わせ、新たな生殖細胞形成技術や生殖能力回復のための技術開発を目指している。これまでの研究を通じて、さまざまな動物の生殖生理学に関する知識を蓄積しており、発情周期のモニタリング、排卵誘導、配偶子の採取、着床前胚の培養、凍結・融解後の培養などの分野で高い技術力を有している。これらの技術は、実験室での生殖細胞作成技術を実際の動物に適用するために不可欠である。

研究内容

オルウィグ研究室では、生殖幹細胞の発生メカニズムの解明と、生殖能力の回復および不妊症の解決を目指した研究を行っている。特に、ヒトやサルの精子幹細胞の増殖培養技術や移植技術の開発において世界をリードしており、これまでにサルの精巣組織の自家移植によって得られた精子を用いたサル個体の作製に世界で初めて成功した。また、ピッツバーグ大学では、700人以上の患者から採取した卵巣および精巣組織を凍結保存しており、基礎研究において貴重なサンプルを提供している。本研究プロジェクトでは、オルウィグ研究室の培養および移植技術を活用し、さまざまな動物の精子幹細胞の樹立と、それらの凍結保存技術の開発、移植による機能性の検証を行う。さらに、豊富な材料を活用して、生殖細胞系列の培養技術を開発し、次世代の生殖技術を目指す。

研究内容

生殖能力の回復や強化を実現するためには、生殖生物学と創薬アプローチを組み合わせることが重要である。本研究では、ベイラー医科大学と日本の研究者との共同研究により、マウスの生殖能力に関わる重要な遺伝子を同定し、それを標的とした薬剤スクリーニングを通じて、生殖能力の回復や強化を可能にする小分子の特定を目指している。

ベイラー医科大学は、DNAエンコード化学技術（DEC-Tec）を用いることで、従来の薬剤スクリーニングに比べ、より安価かつ高効率で標的タンパク質と結合する化合物を特定できる技術を有している。日本のチームは、最先端のゲノム編集技術を活用して標的となりうるタンパク質を同定し、それに対してDEC-Tecスクリーニングを実施している。最終的に、ヒット化合物をin vitroの再構築系や生体内に投与し、生殖能力への影響を検証することを目指している。

研究内容

我々の研究室では、多能性幹細胞および胚体外組織由来の幹細胞を用いて、革新的な幹細胞技術を生み出し、発生メカニズムの解明から新しい生殖工学・再生医療の方法論の開発を目指して研究を行っています。

これまでに、さまざまな発生段階から独自の遺伝子発現型および表現型の特徴を持つマウス多能性幹細胞を単離し、ヒト、サル、偶蹄類を含む多様な哺乳類から多能性幹細胞株を樹立しました。さらに、TS細胞やXEN細胞などの胚体外幹細胞の培養条件を確立し、これらを用いて効率的で多様な用途に対応できる胚盤胞補完システムを開発しました。また、これらの多能性幹細胞を用いた異種間キメラ動物の作製基盤も構築しています。本研究プロジェクトでは、さまざまな哺乳類の多能性幹細胞を活用し、生殖細胞系列や初期胚の発生モデルの構築に貢献します。