実験医学：生殖細胞―全能性を獲得し，世代を紡ぐサイクル〜ゲノム・エピゲノム再編成とそのin vitro再構成を目指して

生命を次代へつなぐ唯一の細胞，生殖細胞の神秘に迫る．ES/iPS細胞からの精子・卵子の作成，減数分裂の基盤とエピゲノムリプログラミング，ヒトへと展開する応用の新局面まで最前線が集約！

特集

生殖細胞―全能性を獲得し，世代を紡ぐサイクル
ゲノム・エピゲノム再編成とそのin vitro再構成を目指して

企画／斎藤通紀

概論―新たなステージへ進む生殖細胞研究【斎藤通紀】

生殖細胞は，精子もしくは卵子に分化し，それらの融合により新しい個体をつくる細胞系譜で，体細胞系譜とは一線を画する．近年，哺乳類の生殖細胞発生機構の解明が飛躍的に進み，エピゲノムリプログラミングや減数分裂，母性因子の蓄積など，体細胞ではみられない現象を通して，生殖細胞が細胞としての全能性・ゲノム情報の多様性を獲得する過程が解明されつつある．また多能性幹細胞や体外に取り出した器官を起点とした生殖細胞発生過程の培養ディッシュ上での再現も急速に進展中だ．本特集では，新たなステージに進む生殖細胞研究の最前線と今後の展望を，最先端でご活躍中の先生方にご執筆いただいた．

体外再構築系がひらくマウス生殖細胞系列の決定機構【林　克彦／中木文雄／荒牧伸弥／斎藤通紀】

哺乳類の代表的なモデル動物であるマウスでは，生殖細胞系列の源である始原生殖細胞（primordial germ cells：PGC）は多能性細胞集団エピブラストから分化する．PGCはその分化直後から特徴的な遺伝子発現やエピジェネティック修飾の変動が認められる．これらは生殖細胞における全能性の獲得に重要であると考えられるが，その詳細は明らかではない．本稿ではわれわれが開発したPGCの分化過程を再構築する体外培養系と，それにより明らかになったPGCの決定機構について解説する．

生殖系列におけるエピゲノムサイクルとその制御【白根健次郎／佐々木裕之】

哺乳類のエピゲノムは胚発生過程，生殖細胞系列でダイナミックに変化する．特にゲノムインプリンティングは親の配偶子形成過程で生じ，それが受精を経て子のすべての体細胞に伝えられ，生殖細胞系列では世代ごとにリセットされる．近年の技術革新により初期胚や生殖細胞等の微量サンプルのエピゲノム状態を高い解像度で解析することが可能になった．また，5-メチルシトシンに由来する5-ヒドロキシメチルシトシン，およびその触媒酵素の発見によりDNA脱メチル化機構の一端もわかってきた．

減数分裂の発生制御とゲノム情報の継承【中馬新一郎】

生殖系列サイクルは遺伝情報を体細胞よりも厳密に継承する一方，減数分裂期には逆にゲノムを積極的に再編し次世代の多様性を生むメカニズムが働く．減数分裂では特徴的なゲノム制御，特に相同染色体対合，相同染色体組換え，ゲノム一倍体化などが起こるが，これら一連のプロセスは発生過程において生殖細胞の増殖分化プログラムと密接に連携して制御され次世代に適切に遺伝情報を伝達する必要がある．本稿では哺乳類，特にマウスをモデルに，減数分裂の誘導過程とゲノム動態およびDNA継承の観点からこれまでに明らかとなった知見を整理して今後の課題を考察したい．

精子幹細胞と精子形成：ex vivo cultureの可能性【佐藤卓也／横西哲広／小川毅彦】

精子幹細胞あるいは精子形成の謎を解き明かすために，精子幹細胞の培養下での増殖と体外での精子形成誘導法といったex vivo cultureは，非常に有効なツールとなりうる．現在，マウスにおいて精子幹細胞の培養と自己複製増殖が可能であり，培養下での精子産生も可能となった．これらの技術から派生した新たな培養技術も発展している．

卵母細胞における染色体分配と老化によるエラー【北島智也】

卵母細胞が正常な卵子となるためには，減数分裂において染色体を正確に分配しなくてはならない．ところが，卵母細胞における染色体分配は他の細胞に比べてエラーが多く，その頻度は母体年齢とともに上昇する．このことは「卵子の老化」の最も重大な要因である．本稿ではまず，減数分裂においてどのように染色体分配が達成されるのか，その基本原理を紹介する．さらに，卵母細胞においてその基本原理の構成要素がいつ準備され，またそれが老化に依存して失われていくことにより，染色体分配エラーがひき起こされるしくみを解説する．

着床前期胚，生殖細胞，幹細胞にかかわるZSCAN4【秋山智彦／洪　繁／洪　実】

着床前初期胚に発現するZscan4（Zinc finger and SCAN domain containing 4）は，哺乳類の発生に必須なだけでなく，ES細胞の不死化やiPS細胞作製時の体細胞リプログラミングに重要な役割を果たしている．その機能の一部は，生殖細胞系列に関係する遺伝子群の発現を介して行われることがわかった．さらに，最近われわれは，ヒト膵組織中の幹／前駆細胞と考えられる細胞にZSCAN4が発現していることを発見した．本稿では，着床前期胚，生殖細胞，ES細胞，体性幹細胞にかかわるZscan4の幹細胞ゲノム制御について紹介する．

ヒトの生殖細胞の発生と分化機構【佐々木恒太郎／横林しほり／斎藤通紀】

生殖細胞は次世代にゲノム情報を伝える唯一の細胞系譜である．哺乳類の生殖細胞の発生機構はマウスをモデル生物として研究されてきた．近年，マウス多能性幹細胞から生殖細胞のin vitro再構成が可能となり，これまでは技術的に困難であった種々の解析を通して，マウス生殖細胞の発生・運命決定機構の全容が明らかにされつつある．ヒトの生殖細胞の発生の研究は，20世紀初頭に行われた形態学的解析に起源する．本稿では，ヒト胚・胎児における生殖細胞の発生にかかわる知見，およびヒト多能性幹細胞を用いた生殖細胞のin vitro分化誘導にかかわる最近の知見を概説したい．

トピックス

カレントトピックス

染色体接触により同時制御下にある複数の遺伝子の転写が可能になる【柴山洋太郎／Stephanie Fanucchi／Musa M. Mhlanga】

銅はがんの呼吸を助け，がんの成長を速める【石田誠子】

BRCA1とその新規結合分子OLA1による中心体制御能と乳がん発症機構【千葉奈津子】

ヒトiPS細胞疾患モデルを用いた神経シナプス障害の解析と治療方法の探索【矢澤真幸】

News & Hot Paper Digest

“問題”は膜で包んで分解へ【田中　敦】

糖鎖の戦略的付加により，抗体のHIV-1中和活性が強化される【董　金華】

次世代抗体医薬を目指した二重特異性抗体作成技術【養王田正文】

シークエンス技術の進歩がもたらした頭蓋骨研究の新たな幕開け【丸山顕潤】

好中球の投網（NET）ががんを転移させている？【熊ノ郷淳】

連載

【新連載】挑戦する人

人と人とをつなぎ，科学を進める！【梅原千慶】

【新連載】実験動物の温故知新

実験動物の科学的・倫理的環境はどのように整えられたか？【鍵山直子】

クローズアップ実験法

培養細胞の管理―微生物のコンタミネーションを見つける，防ぐ，対処する【佐藤元信】

統計の落とし穴と蜘蛛の糸

データの位置とばらつきを可視化しよう【三中信宏】

創発生物学への誘い ―神秘のベールに隠された生命らしさに挑む

局所と全体の呼応: 自律制御する発生場【笹井芳樹】

【最終回】教えて！エコ実験 ―工夫＆節約のメリハリ研究術

何でも再利用しよう【村田茂穂】

私のメンター〜受け継がれる研究の心〜

Jason G. Cyster―サイエンスへのこよなき愛と飽くなき好奇心【椛島健治】

Opinion ―研究の現場から

分野の壁を越えたつながり～3若手合同セミナーを主催して【馬谷千恵】

旭・デュポン　フラッシュスパンプロダクツ(株)　　[前付10]	詳細
岩井化学薬品(株)　　[後付7]	詳細
エッペンドルフ（株）　　[記事中920]	詳細
化学情報協会　　[表2]	詳細
（株）高研　　[表3]	詳細
ザルトリウス・ステディム・ジャパン(株)　　[前付2]	詳細
セティ・メディカルラボ（株）　　[前付4]	詳細
（株）ダイナコム　　[後付4]	詳細
東京化成工業（株）　　[後付6]	詳細
(株)東京化学同人　　[後付2]	詳細
(株)トーホー　　[前付9]	詳細
(株)ニチリョー　　[前付1]	詳細
(株)ニッピ　　[後付1]	詳細
(株)メディカル・サイエンス・インターナショナル　　[後付3]	詳細
メルク(株)　　[前付3]	詳細
ライフテクノロジーズジャパン(株)　　[表4]	詳細
リードエグジビションジャパン(株)　　[記事中918-919]	詳細
ワトソン（株）　　[前付5]	詳細

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【本書名】実験医学：生殖細胞―全能性を獲得し，世代を紡ぐサイクル〜ゲノム・エピゲノム再編成とそのin vitro再構成を目指して
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