九州大学大学院医学研究院の学術研究員の島本走博士と林克彦教授の研究グループは、マウスの多能性幹細胞であるES細胞から、これまで誘導することができなかった休止状態の卵母細胞を、体外培養下で作製することに成功しました。

　これまでに同研究グループでは、多能性幹細胞を用いて卵子を作製する手法を開発しましたが、雌マウスの卵巣で長期間に渡り生殖能力を担保するために貯蔵されている、休止状態の卵母細胞は誘導できませんでした。本研究では、人工的に作製した卵子と生体マウスの卵子の形成過程を詳細に比較することで、体外培養系では発現量が足りない遺伝子や、不足している環境因子を見つけ出しました。こうして見出したFoxo3という遺伝子の発現誘導や、生体内で発生していると考えられる酸化ストレスを、低酸素培養によって再現し、体外培養系をマウスの卵巣内の環境により近づけることで、休止状態の卵母細胞を作製することに成功しました。さらには、誘導された休止状態の卵子では、低酸素で働くHIF遺伝子が機能していることが明らかとなりました。

　本研究の成果により、休止状態の卵母細胞を培養下で作製できるようになったことから、ヒトを含めた哺乳類の雌における繁殖能力の長期的な維持メカニズムいった生物学的に重要な課題にアプローチしやすくなったと同時に、早期閉経などの不妊原因の究明や治療方法の開発への貢献が期待されます。

　本研究成果は、2019年5月27(月)15時(米国時間)に『Proceedings of the National Academy of Sciences』にオンライン掲載されます。

 

 

In mammals, most immature oocytes remain dormant in the primordial follicles in order to ensure the longevity of female reproductive life. A precise understanding of mechanisms underlying the dormancy is important for reproductive biology and medicine. In this study, by comparing mouse oogenesis in vivo and in vitro, the latter of which bypasses the primordial follicle stage, we defined the gene expression profile representing the dormant state of oocytes. Overexpression of constitutively active FOXO3 partially reproduced the dormant state in vitro. Based on further gene expression analysis, we found that a hypoxic condition efficiently induced the dormant state in vitro. The effect of hypoxia was severely diminished by disruption of the Foxo3 gene and inhibition of hypoxia-inducible factors (HIFs). Our findings provide insights into the importance of environmental conditions and their effectors for establishing the dormant state.

This study will be published online in Proceedings of the National Academy of Sciences on 27th May 2019.