ヒトiPS細胞からのヒト始原生殖細胞の誘導

斎藤通紀 医学研究科教授（兼物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）主任研究者、iPS細胞研究所研究員）、佐々木恒太郎 同特定研究員、横林しほり iPS細胞研究所特定拠点助教らのグループは、ヒトiPS細胞からヒト始原生殖細胞様細胞を効率よく誘導する方法論の開発に成功しました。ヒト始原生殖細胞は、卵子や精子の前駆細胞です。

本研究成果は、7月16日正午（米国東部時間）に米国科学誌「Cell Stem Cell」オンライン速報版にて公開されました。

本研究成果のポイント

• ヒトiPS細胞からヒト始原生殖細胞を効率よく誘導する方法の開発に成功
• ヒト始原生殖細胞の形成にBLIMP1が重要な役割を果たすことを証明
• ヒトとマウスの生殖細胞形成機構の違いを解明
• ヒト生殖細胞発生メカニズム解明の基盤を形成

概要

生殖細胞とは、それらの融合により新しい個体を形成する精子や卵子、ならびにそれらを生み出す一連の細胞群です。本研究グループは、マウスES細胞やマウスiPS細胞などの多能性幹細胞から、サイトカインを用いて、エピブラスト様細胞（Epiblast-like cells: EpiLCs）、さらには始原生殖細胞様細胞（PGC-like cells: PGCLCs）を誘導することに成功しました。この始原生殖細胞様細胞からは精子や卵子を分化誘導可能であり、さらにそれらを用いて子孫を得ることもできました。その一方で、マウスES細胞やiPS細胞はナイーブ型の多能性を有するのに対し、ヒトES細胞やiPS細胞はプライム型の多能性を有しているため、生殖細胞への人為的な誘導は難しいと考えられてきました。

本研究グループはiPS細胞を用いて始原生殖細胞を誘導する培養条件を検討しました。その結果、iPS細胞をサイトカイン等で処理することにより、まず、初期中胚葉様細胞（incipient mesoderm-like cells: iMeLCs）に誘導し（図）、さらにマウス始原生殖細胞の場合と同様の方法で処理するという、マウスとは異なる細胞状態を経由させることでヒト始原生殖細胞様細胞（human PGCLCs: hPGCLCs）が効率よく誘導されることがわかりました。さらに、あらかじめゲノム編集をiPS細胞に用いなくても、2種類の細胞表面マーカーで生きた細胞を標識することで、ヒトiPS細胞から誘導したヒト始原生殖細胞様細胞を高い純度で単離できることも証明しました。これにより、原則的には、どのiPS細胞からもヒト始原生殖細胞様細胞を誘導・単離することができるようになりました。

ヒトiPS細胞とそれから誘導したヒト初期中胚葉様細胞の位相差顕微鏡写真（スケールバー 200μm）

詳しい研究内容について

• ヒトiPS細胞からのヒト始原生殖細胞の誘導

書誌情報

[DOI] http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2015.06.014

Kotaro Sasaki, Shihori Yokobayashi, Tomonori Nakamura, Ikuhiro Okamoto,
Yukihiro Yabuta, Kazuki Kurimoto, Hiroshi Ohta, Yoshinobu Moritoki,
Chizuru Iwatani, Hideaki Tsuchiya, Shinichiro Nakamura, Kiyotoshi
Sekiguchi, Tetsushi Sakuma, Takashi Yamamoto, Takahide Mori, Knut
Woltjen, Masato Nakagawa, Takuya Yamamoto, Kazutoshi Takahashi, Shinya
Yamanaka, and Mitinori Saitou
"Robust In Vitro Induction of Human Germ Cell Fate from Pluripotent Stem Cells"
Cell stem cell 17, Published Online: July 16, 2015

• 朝日新聞（7月17日 3面）、京都新聞（7月17日 27面）、産経新聞（7月17日 2面）、中日新聞（7月17日 3面）、日刊工業新聞（7月17日 29面）、日本経済新聞（7月17日 42面）、毎日新聞（7月17日夕刊 10面）および読売新聞（7月17日 35面）に掲載されました。