ニュース｜生殖細胞の未来：科学者らがマーモセットの細胞を再プログラム化
霊長類の細胞を生殖細胞前駆細胞へ再プログラム化
ペンシルベニア大学獣医学部、テキサス大学サンアントニオ校、テキサス生物医学研究所の研究者らは、マーモセットの血液細胞を柔軟性のある幹細胞へ再プログラム化し、精子前駆細胞の特徴を持つ細胞へ誘導しました。『eLife』誌に掲載されたこの研究は、生殖生物学における重要な進展です。
生殖細胞作製への道を開く
研究チームは、細胞を複数の段階を経て再プログラム化し、生殖細胞前駆細胞へと導きました。これにより、霊長類の生物学を研究する新たな機会が生まれ、体外受精（IVF）での胚作製に似た、精子や卵子を研究室で作製する体外配偶子形成などの生殖補助技術の発展が後押しされます。
ペンシルベニア大学の助教であるKotaro Sasaki氏は、マウスでは人工多能性幹細胞から機能的な精子や卵子を作製できますが、マウスの生殖細胞はヒトの生殖細胞と大きく異なると説明しました。マーモセットは、ヒトの生物学により近いモデルとなります。
マーモセット胚の生殖細胞前駆細胞
研究者らはまず、これまで厳密に特徴づけられていなかったマーモセット胚の始原生殖細胞（PGC）を調べました。そして、初期細胞を追跡できる分子マーカーを特定しました。単一細胞RNAシーケンシングにより、初期の生殖細胞やエピジェネティックな修飾に関連する遺伝子の発現が確認されましたが、精子や卵子の前駆細胞が卵巣や精巣へ移動する後期に活性化される遺伝子は確認されませんでした。
Sasaki医師は、この結果は特定のマーカーをオフにし、PGCが発生後期へ進めるようにする生殖細胞の再プログラム化と一致すると述べました。
血液細胞から人工多能性幹細胞へ
次に研究チームは、まず血液細胞を他の細胞種へ分化できる人工多能性幹細胞（iPSC）へ変換することで、この過程を研究室で再現しました。博士研究員のYasunari Seita氏は、細胞培養とiPSCの経験があったにもかかわらず、マーモセット細胞の安定した培養条件を確立することが最大の課題だったと話します。マウス、ヒトなどを対象とした研究から得た知見をもとに実験を繰り返し、マーモセットのiPSCを作製・維持する安定した方法を開発しました。
iPSCから生殖細胞前駆細胞へ
増殖因子の混合物により、培養細胞の15%〜40%が生殖細胞前駆細胞の特徴を持つ細胞へ変換されました。Sasaki医師は、この効率により、強い指数関数的増殖を伴う複数回の継代で培養細胞を増やせたと説明しました。細胞は生殖細胞マーカーを維持していましたが、生殖腺への移動に関連する他のマーカーは持っていませんでした。
精子前駆細胞の発生をモデル化
最終段階では、研究室で培養した細胞が、より後期の生殖細胞の特徴を示すようになりました。研究チームが以前に発表した2020件目の『Nature Communications』研究を基盤に、研究者らは細胞をマウスの精巣細胞とともに一か月間培養しました。一部の細胞では、後期の精子前駆細胞に関連する遺伝子が活性化し、さらなる発生が示されました。
体外配偶子形成の展望
Sasaki医師は、体外配偶子形成の臨床利用には倫理面、法的側面、安全性に関する問題が伴うと指摘しました。将来のヒトへの応用を検討する前に、十分に確立された前臨床モデルが必要です。
この研究は、新たな霊長類研究モデルと生殖技術の基盤を提供します。マーモセット研究の継続は、生殖生物学や神経科学の進歩にもつながる可能性があります。
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霊長類の細胞を生殖細胞前駆細胞へ再プログラム化
ペンシルベニア大学獣医学部、テキサス大学サンアントニオ校、テキサス生物医学研究所の研究者らは、マーモセットの血液細胞を柔軟性のある幹細胞へ再プログラム化し、精子前駆細胞の特徴を持つ細胞へ誘導しました。『eLife』誌に掲載されたこの研究は、生殖生物学における重要な進展です。
生殖細胞作製への道を開く
研究チームは、細胞を複数の段階を経て再プログラム化し、生殖細胞前駆細胞へと導きました。これにより、霊長類の生物学を研究する新たな機会が生まれ、体外受精（IVF）での胚作製に似た、精子や卵子を研究室で作製する体外配偶子形成などの生殖補助技術の発展が後押しされます。
ペンシルベニア大学の助教であるKotaro Sasaki氏は、マウスでは人工多能性幹細胞から機能的な精子や卵子を作製できますが、マウスの生殖細胞はヒトの生殖細胞と大きく異なると説明しました。マーモセットは、ヒトの生物学により近いモデルとなります。
マーモセット胚の生殖細胞前駆細胞
研究者らはまず、これまで厳密に特徴づけられていなかったマーモセット胚の始原生殖細胞（PGC）を調べました。そして、初期細胞を追跡できる分子マーカーを特定しました。単一細胞RNAシーケンシングにより、初期の生殖細胞やエピジェネティックな修飾に関連する遺伝子の発現が確認されましたが、精子や卵子の前駆細胞が卵巣や精巣へ移動する後期に活性化される遺伝子は確認されませんでした。
Sasaki医師は、この結果は特定のマーカーをオフにし、PGCが発生後期へ進めるようにする生殖細胞の再プログラム化と一致すると述べました。
血液細胞から人工多能性幹細胞へ
次に研究チームは、まず血液細胞を他の細胞種へ分化できる人工多能性幹細胞（iPSC）へ変換することで、この過程を研究室で再現しました。博士研究員のYasunari Seita氏は、細胞培養とiPSCの経験があったにもかかわらず、マーモセット細胞の安定した培養条件を確立することが最大の課題だったと話します。マウス、ヒトなどを対象とした研究から得た知見をもとに実験を繰り返し、マーモセットのiPSCを作製・維持する安定した方法を開発しました。
iPSCから生殖細胞前駆細胞へ
増殖因子の混合物により、培養細胞の15%〜40%が生殖細胞前駆細胞の特徴を持つ細胞へ変換されました。Sasaki医師は、この効率により、強い指数関数的増殖を伴う複数回の継代で培養細胞を増やせたと説明しました。細胞は生殖細胞マーカーを維持していましたが、生殖腺への移動に関連する他のマーカーは持っていませんでした。
精子前駆細胞の発生をモデル化
最終段階では、研究室で培養した細胞が、より後期の生殖細胞の特徴を示すようになりました。研究チームが以前に発表した2020件目の『Nature Communications』研究を基盤に、研究者らは細胞をマウスの精巣細胞とともに一か月間培養しました。一部の細胞では、後期の精子前駆細胞に関連する遺伝子が活性化し、さらなる発生が示されました。
体外配偶子形成の展望
Sasaki医師は、体外配偶子形成の臨床利用には倫理面、法的側面、安全性に関する問題が伴うと指摘しました。将来のヒトへの応用を検討する前に、十分に確立された前臨床モデルが必要です。
この研究は、新たな霊長類研究モデルと生殖技術の基盤を提供します。マーモセット研究の継続は、生殖生物学や神経科学の進歩にもつながる可能性があります。
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