組織学的情報とリンクした単一細胞遺伝子発現プロファイル動態の解明

生殖細胞系列の形成過程では、多数の始原生殖細胞が作られ、そのごく一部が配偶子となる。この過程では、生殖巣の体細胞や間質との相互作用に依存して、生殖細胞の選択や削減による品質管理が行われ、配偶子の高い完成度（インテグリティ）が構築されると考えられている。この過程の詳細は不明であり、正確な理解のためには、個々の細胞の遺伝子発現を、組織形態や、組織内の空間的配置、他の細胞との位置関係にリンクして解析することが必要である。研究代表者はこれまでに、定量的な単一細胞トランスクリプトーム解析法を世界に先駆けて確立し、マウス始原生殖細胞の形成過程における遺伝子発現動態を解明した。この解析技術はその後広く応用され、様々な研究の基盤となった。一方で、現在の主要な単一細胞遺伝子発現解析法では、細胞を組織から単離するため、個々の細胞の位置情報が失われてしまう。また、非モデル動物の標本等、凍結保存が望ましい希少試料に対する適性も損なわれてしまう。この問題を解決するための有力な手段は、レーザーマイクロダイセクション等を用いて組織切片から一つ一つの細胞を採取し、遺伝子発現を解析することである。

本研究では、（１）組織切片から採取された単一細胞に対する定量的トランスクリプトーム解析技術を確立し、（２）配偶子産生システムにおける組織学的情報とリンクした遺伝子発現情報基盤を構築する。

研究組織

• 氏 名

  栗本 一基（研究代表者）

• 所 属

  奈良県立医科大学 医学部医学科 発生再生医学講座

• e-mail

  kurimoto(at)naramed-u.ac.jp

• URL

  http://www.naramed-u.ac.jp/university/subject_and_department_j/faculty_of_medicine/kisoigaku/hassei-saisei.html

主要論文

栗本 一基

• Mitani, T., Yabuta, Y., Ohta, H., Nakamura, T., Yamashiro, C., Yamamoto, T., *Saitou, M. and *Kurimoto, K.

  Principles for the regulation of multiple developmental pathways by a versatile transcriptional factor, BLIMP1.

  Nucleic Acids Res, 45: 12152-12169. (2017)

• Azami, T., Waku, T., Matsumoto, K., Jeon, H., Muratani, M., Kawashima, A., Yanagisawa, J., Manabe, I., Nagai, R., Kunath, T., Nakamura, T., Kurimoto, K., Saitou, M., Takahashi, S. and *Ema, M.

  Klf5 maintains the balance of primitive endoderm to epiblast specification during mouse embryonic development by suppression of Fgf4.

  Development 144: 3706-3718. (2017)

• §Kurimoto, K.,§*Ohta, H., Okamoto, I., Nakamura, T., Yabuta, Y., Miyauchi, H., Yamamoto, T., Okuno, Y., Hagiwara, M., Shirane, K., Sasaki, H. and *Saitou, M.

  In vitro expansion of mouse primordial germ cell-like cells recapitulates an epigenetic blank slate.

  EMBO J, 36, 1888-1907. (2017)

• Yamashiro, C., Hirota, T., Kurimoto, K., Nakamura, T., Yabuta, Y., Nagaoka, S.I., Ohta, H., Yamamoto, T. and *Saitou, M.

  Persistent Requirement and Alteration of the Key Targets of PRDM1 During Primordial Germ Cell Development in Mice.

  Biol Reprod, 94, 7. (2016)

• Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., *Saitou, M. and *Sasaki, H.

  Global Landscape and Regulatory Principles of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells.

  Dev Cell, 39, 87-103. (2016)

• Ishikura, Y., Yabuta, Y., Ohta, H., Hayashi, K., Nakamura, T., Okamoto, I., Yamamoto, T., Kurimoto, K., Shirane, K., Sasaki, H. and *Saitou, M.

  In Vitro Derivation and Propagation of Spermatogonial Stem Cell Activity from Mouse Pluripotent Stem Cells.

  Cell Reports 17, 2780-2804. (2016)

• §Sasaki, K., §Yokobayashi, S., Nakamura, T., Okamoto, I., Yabuta, Y., Kurimoto, K., Ohta, H., Moritoki, Y., Iwatani, C., Tsuchiya, H., Nakamura, S., Sekiguchi, K., Sakuma, T., Yamamoto, T., Mori, T., Woltjen, K., Nakagawa, M., Yamamoto, T., Takahashi, K., Yamanaka, S. and *Saitou, M.

  Robust In Vitro Induction of Human Germ Cell Fate from Pluripotent Stem Cells.

  Cell Stem Cell, 17, 178-194. (2015)

• Nakamura, T., Yabuta, Y., Okamoto, I., Aramaki, S., Yokobayashi, S., Kurimoto, K., Sekiguchi, K., Nakagawa, M., Yamamoto, T. and *Saitou, M.

  SC3-seq: a method for highly parallel and quantitative measurement of single-cell gene expression.

  Nucleic Acids Res, 43, e60. (2015)

• *§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.

  Quantitative Dynamics of Chromatin Remodeling during Germ Cell Specification from Mouse Embryonic Stem Cells.

  Cell Stem Cell, 16, 517-532. (2015)

• Ohnishi, Y., Huber, W., Tsumura, A., Kang, M., Xenopoulos, P., Kurimoto, K., Oles, A.K., Arauzo-Bravo, M.J., Saitou, M., Hadjantonakis, A.K. and *Hiiragi, T.

  Cell-to-cell expression variability followed by signal reinforcement progressively segregates early mouse lineages.

  Nat Cell Biol, 16, 27-37. (2014)

• Hirai, H., Fujishita, T., Kurimoto, K., Miyachi, H., Kitano, S., Inamoto, S., Itatani, Y., Saitou, M., Maekawa, T. and *Taketo, M.M.

  CCR1-mediated accumulation of myeloid cells in the liver microenvironment promoting mouse colon cancer metastasis.

  Clin Exp Metastasis, 31, 977-989. (2014)

• Yamaji, M., Ueda, J., Hayashi, K., Ohta, H., Yabuta, Y., Kurimoto, K., Nakato, R., Yamada, Y., Shirahige, K. and *Saitou, M.

  PRDM14 Ensures Naive Pluripotency through Dual Regulation of Signaling and Epigenetic Pathways in Mouse Embryonic Stem Cells.

  Cell Stem Cell, 12, 1-15. (2013)

• Nakaki, F., Hayashi, K., Ohta, H., Kurimoto, K., Yabuta, Y. and *Saitou, M.

  Induction of mouse germ-cell fate by transcription factors in vitro.

  Nature, 501, 222-226. (2013)

• Kagiwada, S., Kurimoto, K., Hirota, T., Yamaji, M. and *Saitou, M.

  Replication-coupled passive DNA demethylation for the erasure of genome imprints in mice.

  EMBO J, 32, 340-353. (2013)

• Aramaki, S., Hayashi, K., Kurimoto, K., Ohta, H., Yabuta, Y., Iwanari, H., Mochizuki, Y., Hamakubo, T., Kato, Y., Shirahige, K. and *Saitou, M.

  A mesodermal factor, T, specifies mouse germ cell fate by directly activating germline determinants.

  Dev Cell, 27, 516-529. (2013)

• *Hayashi, K., Ogushi, S., Kurimoto, K., Shimamoto, S., Ohta, H. and *Saitou, M.

  Offspring from oocytes derived from in vitro primordial germ cell-like cells in mice.

  Science, 338, 971-975. (2012)

• Yabuta, Y., Ohta, H., Abe, T., Kurimoto, K., Chuma, S. and *Saitou, M.

  TDRD5 is required for retrotransposon silencing, chromatoid body assembly, and spermiogenesis in mice.

  J Cell Biol, 192, 781-795. (2011)

• Hayashi, K., Ohta, H., Kurimoto, K., Aramaki, S. and *Saitou, M.

  Reconstitution of the mouse germ cell specification pathway in culture by pluripotent stem cells.

  Cell, 146, 519-532. (2011)

• Yamaguchi, S., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Sasaki, H., Nakatsuji, N., Saitou, M. and *Tada, T.

  Conditional knockdown of Nanog induces apoptotic cell death in mouse migrating primordial germ cells.

  Development, 136, 4011-4020. (2009)

• §Kurimoto, K., §Kuwasako, K., §Sandercock, A.M., Unzai, S., Robinson, C.V., Muto, Y. and *Yokoyama, S.

  AU-rich RNA-binding induces changes in the quaternary structure of AUH.

  Proteins, 75, 360-372. (2009)

• §Kurimoto, K., §Yamaji, M., §Seki, Y., Yabuta, Y., Yuasa, M., Shigeta, M., Yamanaka, K., Ohinata, Y. and *Saitou, M.

  Critical function of Prdm14 for the establishment of the germ cell lineage in mice.

  Nat Genet, 40, 1016-1022. (2008)

• Kurimoto, K., Yabuta, Y., Ohinata, Y., Shigeta, M., Yamanaka, K. and *Saitou, M.

  Complex genome-wide transcription dynamics orchestrated by Blimp1 for the specification of the germ cell lineage in mice.

  Genes Dev, 22, 1617-1635. (2008)

• Kawaguchi, A., Ikawa, T., Kasukawa, T., Ueda, H.R., Kurimoto, K., Saitou, M. and *Matsuzaki, F.

  Single-cell gene profiling defines differential progenitor subclasses in mammalian neurogenesis.

  Development, 135, 3113-3124. (2008)

• Kurimoto, K., Yabuta, Y., Ohinata, Y. and *Saitou, M.

  Global single-cell cDNA amplification to provide a template for representative high-density oligonucleotide microarray analysis.

  Nat Protoc, 2, 739-752. (2007)

• §Kurimoto, K., §Yabuta, Y., Ohinata, Y., Seki, Y. and *Saitou, M.

  Gene expression dynamics during germline specification in mice identified by quantitative single-cell gene expression profiling.

  Biol Reprod, 75, 705-716. (2006)

• §Kurimoto, K., §Yabuta, Y., Ohinata, Y., Ono, Y., Uno, K.D., Yamada, R.G., Ueda, H.R. and *Saitou, M.

  An improved single-cell cDNA amplification method for efficient high-density oligonucleotide microarray analysis.

  Nucleic Acids Res, 34, e42. (2006)

§Co-first authors