研究の概要
 哺乳類の生命の誕生は、雌雄それぞれの個体で形成される卵子と精子による受精に始まり、胚発生、胎児発育そして分娩を通した一連の現象からなる。生殖生物学は、これらの仕組みを明らかにするとともに、生殖現象のメカニズムの解明とそこから派生する応用技術を開発する学問領域である。
 本分野では、家畜を含む、哺乳動物の増殖に関わる現象のなかで、特に受精から着床に至る胚発生の制御や、精子や卵などを形成する生殖幹細胞の分化と増殖の制御に関わるメカニズムの解明を基に、細胞の分化・脱分化を制御するリプログラミングの機構解明と動物生産への応用に関する研究を進めている。

-研究キーワード-
生殖細胞、受精、胚発生、胚ゲノムの活性化、リプログラミング、体細胞クローン、人工多能性幹細胞 (iPS細胞)、トランスジェニック動物、胚性幹細胞 (ES細胞)、生殖幹細胞 (GS細胞)、発生生物学、発生工学、エピジェネティクス


a)哺乳動物卵子の発生と分化

 実験動物ならびに家畜の卵母細胞の成熟や受精後の発生機構を分子レベルで解明することを目的としている。精子と卵子は遺伝子発現を完全に停止した状態で受精する。受精後しばらくすると最初の遺伝子発現が始まるが、この遺伝子発現のことを胚性ゲノムの活性化と呼んでいる。この遺伝子発現がどのようなメカニズムで制御されているかは良く分かっていないが、近年この遺伝子発現制御にエピジェネティックな要因が大きく関わっていることが明らかになってきた。受精卵の遺伝子発現制御に関わるメカニズムを解析することによって、究極に分化した精子や卵子の核が全能性を持った受精卵の核へと変化していくリプログラムの過程、さらには受精卵から胎子へとさまざまな細胞へと分化する過程を明らかにすることで、生命の始まりについて理解を深める。

(マウスの受精卵:受精後4日目の胚盤胞期胚)

b)卵母細胞特異的遺伝子

 当研究室で新規に発見されたOog1という卵母細胞特異的遺伝子は雌胎子の生殖細胞で発現を開始して、減数分裂の終了と同時に発現を停止するが、その機能はいまだに明らかになっていない。減数分裂は生殖細胞に特異的な分裂様式であり、この時期に卵子で発現し、細胞質に蓄えられる物質は受精後の発生にとっても非常に重要な役割を持っている。そこでこの遺伝子がどのような役割を持っているかを、CRISPR/Cas9システムを用いたノックアウトマウスを作製して解析を行っている。

(Oog1プロモーターの制御下で光る受精卵と精子細胞)

c)初期胚発生期の環境の長期影響

 乳肉生産の高度化、気候変動や異常気象、生殖補助技術の適用等により、家畜の初期胚を取り巻く環境は多様化、複雑化している。初期胚という発生の極めて初期の段階の環境が、初期胚発生のみならず胎子発育、出生後の成長、行動、健康、疾病にも影響するという現象が明らかになっており、この現象にもエピジェネティックスが関与している。哺乳動物の初期胚を取り巻く環境のエピジェネティックスを介した長期影響を明らかにし、家畜や実験動物をはじめとする哺乳動物の胚生産、さらには健康や有用形質の促進に応用することを目指している。

(黒毛和牛の母子とメチル化DNAを染色したウシ初期胚)