機能微細形態学

kao 教授 斎藤 通紀
Mitinori Saitou, M.D., Ph.D. Professor btn

ヒトの体は多種多様な個性を持つ細胞群に構成され、その個性が正しく形成され機能することが、発生や成体の恒常性維持に不可欠です。細胞の個性は、シグナル分子や転写因子、さらにはエピゲノム(DNAメチル化や様々なヒストン修飾を含むクロマチン後成的修飾の総体)により制御され、それらの異常は様々な病態に関与します。我々は、エピゲノムを最もダイナミックに制御し全能性(すべての細胞に分化し個体を形成する能力)を獲得する生殖細胞の研究を通して、細胞形質制御機構の理解とその応用を目指しています。

研究・教育について

生殖細胞は、始原生殖細胞を起源とし、精子・卵子に分化し、その融合により新しい個体を形成する細胞です。すなわち、生殖細胞は、我々の遺伝情報やエピゲノム情報を次世代に継承、さらにはその多様性(進化)を生成します。生殖細胞の発生機構の解明は、遺伝情報継承機構・エピゲノム制御機構の解明や幹細胞の増殖・分化制御技術の開発、不妊や遺伝病発症機序の解明につながると期待されます。
私たちの研究室は、培養ディッシュ上で、マウス胚性幹細胞(embryonic stem cells: ES細胞)や人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells: iPS細胞)から、精子・卵子・さらには健常な産仔に貢献する能力を有する始原生殖細胞様細胞を誘導する技術を開発しました。また本培養系を用いて、始原生殖細胞を誘導する転写・シグナル機構の解明、エピゲノムリプログラミングの本態の解明、始原生殖細胞の増殖法の開発、始原生殖細胞から精子幹細胞の試験管内誘導、生殖細胞の雌性化機構と減数分裂開始機構の解明、などに成功しました。これら成果を基盤に、ヒトiPS細胞からヒト始原生殖細胞様細胞を誘導する技術を開発しました。さらに、ヒトに近縁のカニクイザルを用いた研究を推進し、マウス・サル・ヒトにおける多能性スペクトラムの発生座標を解明し、霊長類生殖細胞系譜が初期羊膜を起源とすることを見出しました。さらに最近、ヒト始原生殖細胞用細胞をヒト卵原細胞に分化することに成功しました。私たちは、これらの研究を発展させることで、マウス・サル・ヒトにおける遺伝情報継承・エピゲノム制御・全能性獲得機構とその進化機構を解明したいと考えています。

図1:マウス(上)及びヒト(下)生殖細胞形成に関与するシグナル・転写機構.

図2:異種間再構成卵巣内でヒト始原生殖細胞様細胞から分化したヒト卵原細胞の超微構造。本細胞は、明調な細胞質、絨毛様クリステを有する疎に配列するミトコンドリア、円形の核、疎にパックされた染色体、顆粒状の顕著な核小体を有し、ヒト卵原細胞に酷似する。スケールバー: 2 mm.


研究業績

1.Kurimoto, K., Yabuta, Y., Hayashi, K., Ohta, H., Kiyonari, H., Mitani, T., Moritoki, Y., Kohri, K., Kimura, H., Yamamoto, T., Katou, Y., Shirahige, K., and Saitou, M. (2015). Quantitative dynamics of chromatin remodeling during germ cell specification from mouse embryonic stem cells, Cell Stem Cell, in press.
2.Nakamura, T., Yabuta, Y., Okamoto, I., Aramaki, S., Yokobayashi, S., Kurimoto, K., Sekiguchi, K., Nakagawa, M., Yamamoto, T., and Saitou, M. (2015). SC3-seq: A method for highly parallel and quantitative measurement of single-cell gene expression, Nucleic Acids Research, in press.
3.Aramaki, S., Hayashi, K., Kurimoto, K., Ohta, H., Yabuta, Y., Iwanari, H., Mochizuki, Y., Hamakubo, T., Kato, Y., Shirahige, K., and Saitou, M. (2013). A mesodermal factor, T, specifies mouse germ cell fate by directly activating germline determinants, Developmental Cell, 27, 516-529.
4.Nakaki, F., Hayashi, K., Ohta, H., Kurimoto, K., Yabuta, Y., and Saitou, M. (2013). Induction of the mouse germ cell fate by transcription factors in vitro. Nature, 501, 222-226.
5.Yamaji, M., Ueda, J., Hayashi, K., Ohta, H., Yabuta, Y., Kurimoto, K., Nakato, R., Shirahige, K., and Saitou, M. (2013). PRDM14 ensures naïve pluripotency through dual regulation of signaling and epigenetic pathways in mouse embryonic stem cells, Cell Stem Cell, 12, 368-382.

研究室

生体構造医学講座 機能微細形態学分野
教授:斎藤 通紀
特定講師:岡本 郁弘
助教:大田 浩、中村 友紀
CiRA特定助教:横林 しほり、小島 洋児
TEL : 075-753-4335
FAX : 075-751-7286
e-mail : saitou@anat2.med.kyoto-u.ac.jp