JP2003235558A - Method for differentiation and induction to germ line by transplantation of separated primordial germ cell - Google Patents
Method for differentiation and induction to germ line by transplantation of separated primordial germ cellInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、脊椎動物における
新規増殖及び育種方法、及び特に魚類のような変温脊椎
動物における分離始原生殖細胞を用いた、生殖細胞系列
への分化誘導法、及び該分化誘導法を用いた脊椎動物の
増殖或いは育種方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel breeding and breeding method in vertebrates, and a method for inducing germ line differentiation using isolated primordial germ cells, particularly in a thermophilic vertebrate such as fish, and The present invention relates to a method for breeding or breeding vertebrates using a differentiation induction method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、例えば、哺乳動物個体において、
トランスジェニック動物やクローン動物の作製のため
に、動物個体の改変やクローン化の方法として、種々の
遺伝子の導入技術や増殖技術が開発されている。哺乳動
物個体に外来遺伝子を導入する方法として、最も広く用
いられているのは、受精卵前核中へのDNAの注入であ
り、この方法は、家畜を含む多くの動物種に用いられて
いる。この方法は、比較的確実な方法ではあるが、遺伝
子導入率が低く、特に大型動物に適用する場合には大き
なコストが必要になる。また、精子をDNAで処理して
受精させることにより、遺伝子を導入する方法、例え
ば、マウス凍結精子とDNAとを混ぜた後に、卵子細胞
内注入法によって受精を行うことにより、高い率で遺伝
子導入マウスが得られることが報告されている。この方
法は、まだ、広い範囲の系統のマウスやその他の動物種
に対しても適用可能なものとはなっていない。2. Description of the Related Art In recent years, for example, in mammals,
For the production of transgenic animals and cloned animals, various gene introduction techniques and propagation techniques have been developed as methods for modifying and cloning animal individuals. The most widely used method for introducing a foreign gene into a mammalian individual is the injection of DNA into the pronucleus of the fertilized egg, which is used in many animal species including livestock. . Although this method is a relatively reliable method, it has a low gene transfer rate and requires a large cost particularly when applied to large animals. In addition, a method of introducing a gene by treating sperm with DNA for fertilization, for example, by mixing mouse frozen sperm and DNA and then performing fertilization by an intraovular injection method, the gene is introduced at a high rate. It has been reported that mice can be obtained. This method is not yet applicable to a wide range of strains of mice and other animal species.
【0003】また、哺乳動物等の遺伝的改変方法とし
て、内在遺伝子と相同部分を持つベクターを導入して、
染色体上の標的遺伝子を外来ベクターに置きかえること
によって、遺伝的改変を行う方法がある。例えば遺伝的
改変や遺伝子破壊などを目的として標的組換え(遺伝子
ターゲッテイング)を行い、相同遺伝子組換えを起した
ものを選別する方法である。更に、現在は、胚幹細胞
(ES細胞)株を用いて、遺伝子導入と選別を行った
後、該胚幹細胞を用いて生殖系列に遺伝子導入したキメ
ラマウスを作り、交配することによって標的遺伝子改変
マウス個体を作る方法が報告されている。しかし、現在
のところ、ES細胞株は、数種類のマウス系統で存在し
ているのみであるから、該方法を、広範囲の動物に適用
するのは困難である。従って、ES細胞株が存在しない
家畜などで現在試みられているのが、体細胞株において
相同遺伝子組換えを起させた後に、除核卵子への核移植
による動物クローニングを行って標的遺伝子組換え動物
を作る方法である。また、近年家畜等の大型動物にも適
用可能であり、かつ効率の高い形質転換動物の作出を目
的として、精巣内に存在する精子形成細胞への遺伝子導
入法も提案されている(特開2001−309736号
公報)。上記のように哺乳動物のような個体において、
トランスジェニック動物やクローン動物の作製のため
に、動物個体の改変やクローン化の方法として、種々の
遺伝子の導入技術や増殖技術が開発されている。As a method for genetically modifying mammals and the like, a vector having a homologous portion with an endogenous gene is introduced,
There is a method of performing genetic modification by replacing the target gene on the chromosome with a foreign vector. For example, it is a method of carrying out targeted recombination (gene targeting) for the purpose of genetic modification or gene disruption, and selecting those that have undergone homologous gene recombination. Furthermore, at present, after carrying out gene transfer and selection using an embryonic stem cell (ES cell) line, a chimeric mouse in which a germline gene has been introduced using the embryonic stem cell is prepared, and a target gene-modified mouse is obtained by mating. A method of making an individual has been reported. However, at present, ES cell lines are present in only a few mouse strains, making it difficult to apply the method to a wide range of animals. Therefore, it has been attempted at present in domestic animals and the like that ES cell lines do not exist. Target gene recombination is carried out by inducing homologous gene recombination in somatic cell lines and then performing animal cloning by nuclear transfer to enucleated ova. It is a method of making animals. In addition, in recent years, a gene transfer method to spermatogenic cells present in the testis has also been proposed for the purpose of producing a highly transformed animal that can be applied to large animals such as livestock (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2001). No. 309736). As mentioned above, in an individual such as a mammal,
For the production of transgenic animals and cloned animals, various gene introduction techniques and propagation techniques have been developed as methods for modifying and cloning animal individuals.
【0004】トランスジェニック動物やクローン動物の
作製のための動物個体の改変やクローン化の方法は、鳥
類や魚類のような脊椎動物においても、種々試みられて
いる。近年、ニワトリのような鳥類で、始原生殖細胞を
用いて、生殖系列キメラ個体を作出する技術が報告され
ている(J. Reprod. Fert. ,96(1992)521-528)。この
方法は、鳥類では、始原生殖細胞が胚の血液中に存在し
て循環しており、なおかつそれが巨大な細胞であるた
め、始原生殖細胞を血液中から分離し、分離した細胞を
移植個体の血液中に戻すというシンプルな方法を採って
いる。しかし、この方法は、始原生殖細胞が胚の血液中
に存在しており、なおかつそれが巨大な細胞である鳥類
においてのみ適用可能な方法であり、他の脊椎動物には
適用不可能な方法である。魚類のような変温脊椎動物に
おいても、動物個体の遺伝子改変やクローン化の方法が
種々試みられている。魚類のような脊椎動物の場合は、
通常、形成された大量の卵子と精子が個体外で受精し
て、新規個体を発生するようなシステムで増殖が行われ
ていることや、哺乳動物におけるようなES細胞が取得
できていないことなどから、魚類のような脊椎動物にお
いて、その実用的な方法として適用して、動物個体の改
変やクローン化を行う方法を開発するには、上記のよう
な哺乳動物における場合とは異なる技術的課題が存在し
ている。Various methods for modifying and cloning individual animals for producing transgenic animals and cloned animals have been tried in vertebrates such as birds and fish. In recent years, a technique for producing germline chimeric individuals using primordial germ cells in birds such as chickens has been reported (J. Reprod. Fert., 96 (1992) 521-528). In this method, in birds, primordial germ cells are present in the blood of the embryo and circulate, and since they are huge cells, the germ cells are separated from the blood and the separated cells are transplanted. The simple method of putting it back into the blood is adopted. However, this method is applicable only to birds in which primordial germ cells are present in the blood of the embryo and is a huge cell, and is not applicable to other vertebrates. is there. Various methods for gene modification and cloning of individual animals have been attempted even in vertebrate animals such as fish. For vertebrates like fish,
Usually, a large amount of formed eggs and sperms are fertilized outside the individual, and proliferation is performed in a system that gives rise to a new individual, and ES cells such as in mammals have not been obtained. Therefore, in order to develop a method for modifying or cloning an individual animal by applying it as a practical method in a vertebrate such as a fish, there is a technical problem different from that in the mammal as described above. Exists.
【0005】魚類の遺伝子導入研究は、1980年代の
半ばに魚類への外来遺伝子の導入のはじめての成功例が
報告されて以来、近年ではゼブラフィッシュ、メダカの
ようなモデル実験魚において、遺伝子導入手法を用いた
遺伝子機能解析が盛んに試みられている(Transgenic A
nimals, Generation and Use. Harwood Academic Publ
ishers, Amsterdam. 1997; 387-395)。メダカおよびゼ
ブラフィッシュは、多産であるうえ、成熟までに要する
期間が短い。さらに初期胚が透明であるため、初期発生
の観察に適しているという利点を備えており、近年急速
に基礎生物学のモデル動物として利用され始めている。
また、これらの魚種では突然変異体の大規模スクリーニ
ングのシステムが樹立されているうえ、ゲノムプロジェ
クトも精力的に進められており、今後ますますモデル動
物としての利用頻度が増加することが予想されている
(蛋白質核酸酵素、45-17(2000)、2667-2982)。Since the first successful case of introducing a foreign gene into a fish was reported in the mid-1980s, gene transfer research in fish has recently been carried out in model experimental fish such as zebrafish and medaka fish. Gene function analysis using ATP has been actively attempted (Transgenic A
nimals, Generation and Use. Harwood Academic Publ
ishers, Amsterdam. 1997; 387-395). Medaka and zebrafish are prolific and have a short maturation period. Furthermore, since the early embryo is transparent, it has the advantage that it is suitable for observation of early development, and in recent years, it has rapidly begun to be used as a model animal for basic biology.
In addition, a large-scale screening system for mutants has been established in these fish species, and we are vigorously proceeding with the genome project, and it is expected that the frequency of use as a model animal will increase in the future. (Protein nucleic acid enzyme, 45-17 (2000), 2667-2982).
【0006】魚類への遺伝子導入技法として現在提案さ
れているものには、以下のようなものがある。まず、魚
類への遺伝子導入法として最も汎用されているのは、受
精卵へのマイクロインジェクション法である。魚類の卵
は受精後(種によっては環境水と接触後)に表層原形質
が動物極側に集積し、胚盤を形成する。この方法は、先
端の外径が5〜10μmのガラス製微細ピペットを用
い、胚盤の細胞質へ外来遺伝子を注入する方法である。
魚類の受精卵はその直径が0.7mm(ゼブラフィッシ
ュや多くの海産魚)から6mm(サケ科魚類)と大きい
ため、通常これらの遺伝子注入作業は実体顕微鏡下で行
う。しかし、巨大な卵黄の存在下では、胚盤の中に存在
する核の可視化は困難であるので、外来遺伝子は細胞質
内に注入することとなる。魚種にもよるが約50〜20
0pgという非常に多量の外来遺伝子を注入すること
で、核への注入を行わなくても遺伝子導入魚を作出する
ことが可能である。The following are currently proposed as techniques for gene transfer into fish. First, the most widely used method for gene transfer into fish is the microinjection method into fertilized eggs. After egg fertilization (after contact with environmental water depending on the species), the surface protoplasts of fish eggs accumulate on the polar side of the animal and form the scutellum. This method is a method in which a foreign gene is injected into the cytoplasm of the scutellum using a glass fine pipette having an outer diameter of 5 to 10 μm at the tip.
Fertilized eggs of fish have large diameters of 0.7 mm (zebrafish and many marine fish) to 6 mm (salmonidae), and thus gene injection work is usually performed under a stereomicroscope. However, in the presence of a huge yolk, visualization of the nucleus existing in the scutellum is difficult, so that the foreign gene is injected into the cytoplasm. Approximately 50 to 20 depending on fish species
By injecting a very large amount of foreign gene of 0 pg, it is possible to produce transgenic fish without injection into the nucleus.
【0007】また、母体外で発生する魚卵は、胚を保護
するために非常に強靱な卵膜や、厚くて透明度の低い卵
膜を保持している場合もある。このような卵膜は、マイ
クロインジェクションの際の大きな障害になる。コイ科
魚類の場合、タンパク質分解酵素、あるいはピンセット
を用いて物理的に卵膜の除去を行い、裸卵に遺伝子を注
入後、塩類溶液中で培養することで遺伝子導入魚の作出
が可能である。一方、サケ科魚類の卵膜は極めて強固で
あり、市販のタンパク質分解酵素では除去することがで
きない。そこで、受精直後の卵膜が硬化する以前の卵に
遺伝子注入を行う方法、卵門から微細ピペットを挿入す
る方法等が開発されている(「魚類のDNA」(恒星社厚
生閣),1997,80-98)。[0007] In some cases, the roe that develops outside the mother has a very strong egg membrane or a thick and low-transparent egg membrane to protect the embryo. Such an egg membrane becomes a major obstacle in microinjection. In the case of Cyprinidae, it is possible to produce transgenic fish by physically removing the egg membrane using proteolytic enzymes or tweezers, injecting the gene into naked eggs, and then culturing in salt solution. On the other hand, the egg membrane of salmonids is extremely strong and cannot be removed by commercially available proteolytic enzymes. Therefore, methods such as gene injection into an egg immediately after fertilization and before hardening of the egg membrane, and insertion of a fine pipette from the ovale have been developed (“Fish DNA” (Koseisha Koseikaku), 1997, 80-98).
【0008】吉崎らは、ニジマス卵を還元型グルタチオ
ン溶液中で受精させることで、卵膜の硬化抑制に成功し
ており、これらの受精卵に外来遺伝子をマイクロインジ
ェクションすると、処理卵の約半数が遺伝子導入個体に
なることを見いだしている(Nippon Suisan Gakkaishi,
57 (1991), 819-824)。また、尾里らは成熟前の卵母
細胞をin vitroに取り出し、核内に外来遺伝子を直接マ
イクロインジェクションする方法により遺伝子導入メダ
カを作出している(Cell Differ, 19 (1986),237-4
4)。この方法は操作が煩雑であるものの、卵母細胞は
卵膜が柔らかいうえ、卵核胞と呼ばれる巨大な核を持っ
ているため、前述した2つの問題を一挙に解決する極め
て合理的な方法である。なお、ゼブラフィッシュのよう
な薄い卵膜を持つ魚種では、通常の受精卵にマイクロイ
ンジェクションを行うことも容易である。このようにマ
イクロインジェクション法では対象魚種に応じた工夫を
施すことで、多くの魚種に応用可能な方法である。[0008] Yoshizaki et al. Succeeded in suppressing the hardening of the egg membrane by fertilizing rainbow trout eggs in a reduced glutathione solution. When microinjecting a foreign gene into these fertilized eggs, about half of the treated eggs were treated. We have found that we will become transgenic individuals (Nippon Suisan Gakkaishi,
57 (1991), 819-824). In addition, Ozato et al. Took out oocytes before maturation in vitro and produced a gene-transfer medaka by a method of directly microinjecting a foreign gene into the nucleus (Cell Differ, 19 (1986), 237-4).
Four). Although this method is complicated to operate, the oocyte has a large egg membrane and a huge nucleus called a follicle vesicle, so it is an extremely rational method that solves the above two problems all at once. is there. In addition, in a fish species having a thin egg membrane such as zebrafish, it is easy to perform microinjection on a normal fertilized egg. In this way, the microinjection method can be applied to many fish species by devising it according to the target fish species.
【0009】一方、エレクトロポーレーション法も遺伝
子導入魚作製法として有用視されている。これは、受精
前の精子、あるいは受精卵に電気パルスを加えることで
細胞膜に一過性の孔を形成し、そこから細胞内に外来遺
伝子を流入させる方法である。この方法は一度に大量の
個体を処理することができるうえ、操作方法が容易であ
るといった利点を持つが、1細胞当たりに導入できる外
来遺伝子の量がマイクロインジェクション法と比較して
少ないため、導入効率や、遺伝子導入魚系統の作出効率
はあまり高くないのが通例である。最近になって精子へ
のエレクトロポーレーションによる外来遺伝子の導入効
率を上げるために、浸透圧の差を利用した新たな方法が
開発された。コイ科魚類の精子は外部環境の浸透圧が低
下すると運動を開始し、その後数十秒から数分で受精能
力を失う。そこで、まず搾出したコイ精子を高調液中に
浸漬することで精子に脱水処理を施す。その後、この脱
水精子を等調液中に戻すことで、精子は急激に吸水を開
始する。この吸水を外来遺伝子溶液中で行い、同時に電
気パルスを加えることで、効率よく外来遺伝子を精子内
部に流入させることが可能になった。実際に本法を利用
することで遺伝子導入魚の作製効率は従来法の3倍以上
にまで高まったと報告されている(Aquaculture, 173(1
999), 297-307)。On the other hand, the electroporation method is also considered useful as a method for producing transgenic fish. This is a method in which an electric pulse is applied to sperm before fertilization or a fertilized egg to form a transient pore in the cell membrane, and a foreign gene is allowed to flow into the cell from there. This method has the advantage that a large amount of individuals can be treated at one time and the operation method is easy, but since the amount of foreign gene that can be introduced per cell is smaller than that of the microinjection method, It is customary that the efficiency and production efficiency of transgenic fish lines are not very high. Recently, a new method utilizing the difference in osmotic pressure has been developed in order to improve the efficiency of introducing a foreign gene into sperm by electroporation. Spermatozoa of the carp family begin to move when the osmotic pressure of the external environment decreases, and then lose fertility in tens of seconds to minutes. Therefore, first, the spoiled carp sperm is immersed in a higher harmonic solution to dehydrate the sperm. After that, by returning the dehydrated sperm to the isotonic liquid, the sperm suddenly start absorbing water. By carrying out this water absorption in a foreign gene solution and applying an electric pulse at the same time, it became possible to efficiently flow the foreign gene into the sperm. In fact, it was reported that the efficiency of transgenic fish production was increased to more than 3 times that of the conventional method by using this method (Aquaculture, 173 (1
999), 297-307).
【0010】近年、Linらにより、多くの動物種に感染
することが可能な水疱性口内炎ウイルスのG−タンパク
質を持つように改変されたレトロウイルスが、ゼブラフ
ィッシュに感染することが示され、実際にこのウイルス
ベクターを利用して遺伝子導入ゼブラフィッシュの作製
に成功している(Science. 265 (1994), 666-669)。こ
れらウイルスベクターを用いた系では外来遺伝子がコン
カテマーを形成しないうえ、外来遺伝子が宿主細胞内で
改変を受けにくいといった利点がある。その他、ジーン
ガンを用いた方法や生体組織に直接外来遺伝子を注入す
ることで遺伝子導入を行う方法も開発されている。Recently, Lin et al. Have shown that retroviruses modified to carry the G-protein of vesicular stomatitis virus capable of infecting many animal species infect zebrafish. We have succeeded in producing transgenic zebrafish using this viral vector (Science. 265 (1994), 666-669). The system using these viral vectors has the advantage that the foreign gene does not form a concatemer and the foreign gene is not easily modified in the host cell. In addition, a method using gene cancer and a method of introducing a gene by directly injecting a foreign gene into a living tissue have been developed.
【0011】受精卵や卵母細胞へのマイクロインジェク
ション法、あるいは精子や受精卵へのエレクトロポーレ
ーション法により遺伝子導入を行った場合の、外来遺伝
子の魚体内での挙動として、外来遺伝子は宿主個体の染
色体中にただちに組み込まれることはなく、発生の初期
過程では染色体外に遊離した状態で存在するということ
がある。ニジマス受精卵へマイクロインジェクション法
で外来遺伝子の導入を行った場合、1細胞当たりの外来
遺伝子量は胞胚期までの間に急激に減少し、その後孵化
期までゆっくりと減少し続ける。宿主細胞の染色体内に
外来遺伝子が組み込まれるのは、ある程度卵割が進んで
からで、個々の割球で独立してこの組み込み現象が起き
ると考えられている(「魚類のDNA」(恒星社厚生
閣)1997、80-98)。多くの場合、外来遺伝子は数コピ
ーから数百コピーが連結されたコンカテマーを形成し、
宿主染色体の1カ所から数カ所に組み込まれる。The behavior of the foreign gene in the fish body when the gene is introduced by the microinjection method into the fertilized egg or oocyte or the electroporation method into the sperm or fertilized egg shows that the foreign gene is the host individual. It is not immediately integrated into the chromosome, and may exist in an extrachromosomal free state during the early stages of development. When a foreign gene is introduced into a rainbow trout fertilized egg by the microinjection method, the amount of the foreign gene per cell sharply decreases by the blastula stage, and then slowly decreases until the hatching period. It is considered that the foreign gene is integrated into the chromosome of the host cell after the cleavage progresses to some extent, and that this integration phenomenon occurs independently in each blastomere (“DNA of fish” (Stellars). Koseikaku) 1997, 80-98). In many cases, the foreign gene forms a concatemer in which several to several hundred copies are linked,
It is integrated at one site to several sites on the host chromosome.
【0012】以上のように、外来遺伝子の宿主染色体へ
の組み込みは、発生が開始された後に生じるため、宿主
個体中には外来遺伝子を持つ細胞と持たない細胞がモザ
イク状に混在することとなる。さらに、外来遺伝子の組
み込みが各割球で独立して生じるために、外来遺伝子を
異なる染色体上の異なる位置に保持する細胞がモザイク
状に混在することもしばしば観察される。この外来遺伝
子のモザイク状の組み込みは、現在までに試みられたい
ずれの方法を用いた場合においても、常に認められてい
る現象である(Transgenic Res. 5 (1996), 147-16
6)。通常、宿主の染色体中に組み込まれた外来遺伝子
は生殖細胞系列を経て次世代へと遺伝するが、遺伝子導
入魚の第1世代(founder世代)では、この生殖細胞系
列においても外来遺伝子はモザイク状に存在する。場合
によっては外来遺伝子が体細胞系列には組み込まれてい
るものの、生殖細胞系列には組み込まれずに、外来遺伝
子がF1世代には全く伝達しないといった現象も頻繁に
見受けられる。多くの報告では遺伝子導入親魚からF1
世代を作出した場合、その中での遺伝子導入F1個体の
割合は10%以下である。このように、現在の遺伝子導
入魚作製技法の問題点は、遺伝子導入魚を系統化する際
の効率の低さである。As described above, since the integration of the foreign gene into the host chromosome occurs after the initiation of development, cells having the foreign gene and cells not having the foreign gene are mixed in a mosaic pattern in the host individual. . Furthermore, since integration of a foreign gene occurs independently in each blastomere, it is often observed that cells that carry the foreign gene at different positions on different chromosomes are mixed in a mosaic pattern. This mosaic integration of a foreign gene is a phenomenon that has always been observed using any of the methods tried to date (Transgenic Res. 5 (1996), 147-16.
6). Normally, a foreign gene integrated into the host chromosome is inherited to the next generation through the germline, but in the first generation (founder generation) of transgenic fish, the foreign gene is also mosaic in this germline. Exists. In some cases, a foreign gene is often integrated into the somatic cell line, but is not integrated into the germ line, and the foreign gene is not transmitted to the F1 generation at all. Many reports show that transgenic parental fish are F1
When a generation is created, the proportion of transgenic F1 individuals in it is 10% or less. Thus, a problem with the current technique for producing transgenic fish is low efficiency in systemizing transgenic fish.
【0013】他方、この10年間に魚類由来のプロモー
ター解析もめざましい勢いで進み、遺伝子導入魚におけ
る外来遺伝子の発現を正確に制御する技術も着実に進展
を見せている。魚類の内在性遺伝子の発現は胞胚の中期
から急激に活性化される。遺伝子導入魚作製の際、遍在
的に発現するタイプのプロモーターを用いた場合は、外
来遺伝子もこの胞胚中期直後に一過性の極めて高レベル
の発現を示す。この一過性発現の生物学的意義は明らか
ではないが、魚類卵には通常大量の外来遺伝子が導入さ
れ、かつこれらの外来遺伝子はメチル化されていないた
めに、細胞内での発現制御が効かず、いわば遺伝子発現
が暴走している状態にあると考えられている(Nucleic
Acids Res, 26 (1998), 4454-4461)。On the other hand, analysis of promoters derived from fish has progressed remarkably in the last 10 years, and techniques for accurately controlling the expression of foreign genes in transgenic fish have been steadily making progress. Expression of endogenous genes in fish is rapidly activated from the middle stage of blastula. When a ubiquitously expressed type of promoter is used in the production of transgenic fish, the foreign gene also shows transient and extremely high level expression immediately after the middle stage of the blastula. Although the biological significance of this transient expression is not clear, a large amount of foreign genes are usually introduced into fish eggs, and these foreign genes are not methylated. It does not work, so to speak, it is thought that gene expression is in a runaway state (Nucleic
Acids Res, 26 (1998), 4454-4461).
【0014】近年になって、特にゼブラフィッシュを用
いて各種遺伝子のプロモーター解析が進展し、赤芽球細
胞または脳神経細胞特異的に発現するプロモーター、あ
るいは種々のストレスにより発現が誘導されるプロモー
ター等が単離されている(蛋白質核酸酵素,45 (200
0),2954-2961)。ニジマスにおいてもvasa遺伝子
のプロモーターが生殖細胞系列に特異的に活性化される
ことが報告されている(J.Dev. Biol. 44 (2000), 323-
326)。なお、同様のvasaプロモーターは、その後
メダカからも単離され、同様の活性が報告されている
(蛋白質核酸酵素,45(2000),2954-2961)。今後、ゼ
ブラフィッシュ、メダカを中心に多くの時期特異性、組
織特異性を示すプロモーターが単離されることが期待さ
れるが、これらの魚種のプロモーターの開発は、魚類に
おける遺伝子導入に際しての、外来遺伝子の発現制御の
ために重要な課題となる。In recent years, promoter analysis of various genes has been particularly advanced using zebrafish, and promoters that are specifically expressed in erythroblast cells or brain neurons, or promoters whose expression is induced by various stresses, etc. Isolated (protein nucleic acid enzyme, 45 (200
0), 2954-2961). In rainbow trout, it has been reported that the vasa gene promoter is specifically activated in the germ line (J. Dev. Biol. 44 (2000), 323-.
326). A similar vasa promoter was subsequently isolated from medaka, and a similar activity was reported (protein nucleic acid enzyme, 45 (2000), 2954-2961). In the future, it is expected that many time-specific and tissue-specific promoters will be isolated centering on zebrafish and medaka fish. It becomes an important issue for controlling the expression of genes.
【0015】魚類における遺伝的改変方法の技法とし
て、遺伝子ターゲティングの技法が提案されている。こ
の技法は、目的の遺伝子のみを狙って破壊あるいは改変
する技法であるが、哺乳動物のマウスにおいては、既に
確立した技術である。遺伝子ターゲティング動物の作出
には、個体に改変することが可能な培養細胞が必要であ
る。マウスではこのような条件を満たした細胞として、
胚性幹細胞(Embryonic stem cell ES細胞)が使用され
ている。魚類においてもこの10年以上の間、マウスE
S細胞と同様の特徴を備えた細胞株の樹立を目指して技
術開発が行われてきた。魚類のES細胞研究については
Hongによる優れた総説(Fish Physiol Biochem, 22
(2000), 165-170)がある。A gene targeting technique has been proposed as a technique for a genetic modification method in fish. This technique is a technique for destroying or modifying only the gene of interest, but it is already established in mammalian mice. The production of gene-targeted animals requires cultured cells that can be modified into individuals. In mice, as cells that meet these conditions,
Embryonic stem cell ES cells are used. Mouse E has been used for more than 10 years in fish.
Technical development has been carried out with the aim of establishing a cell line having characteristics similar to S cells. An excellent review of fish ES cell studies by Hong (Fish Physiol Biochem, 22
(2000), 165-170).
【0016】魚類のES細胞株樹立の試みが、多くの研
究者によりなされており、形態学的、生化学的特徴はマ
ウス由来のES細胞に類似した細胞株がメダカ(蛋白質
核酸酵素,40,2249-2256,1995;Fish Phys. Biochem.
22,165-170, 2000)、ゼブラフィッシュ(Methods Cel
l Biol. 59: 29-37, 1999)、及びヨーロッパヘダイ(Bi
omolecular Engineering, 15, 125-129, 1999)の胞胚
細胞から樹立されている。これらの細胞を胞胚期前後の
宿主胚に移植すると、移植細胞は種々の体細胞に分化す
ることは既に確認されている。上記のように、魚類のE
S細胞株樹立の試みは、多くの研究者によりなされてい
るが、しかし、魚類ES様細胞が生殖細胞系列に分化
し、次世代の作出に貢献したという論文は発表されてい
ない。実際にはin vitroで数日間しか培養して
いない細胞は生殖系列にも分化するが(Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA, 98, 2261-2266, 2001)、培養期間を延
長すると生殖細胞への分化能力は急激に消失する。[0016] Many researchers have attempted to establish an ES cell line of fish, and a cell line similar in morphological and biochemical characteristics to mouse-derived ES cells was medaka (protein nucleic acid enzyme, 40, 2249-2256, 1995; Fish Phys. Biochem.
22, 165-170, 2000), Zebrafish (Methods Cel
Biol. 59: 29-37, 1999), and European sea bream (Bi
o Molecular Engineering, 15, 125-129, 1999). It has already been confirmed that when these cells are transplanted into a host embryo around the blastula stage, the transplanted cells are differentiated into various somatic cells. As mentioned above, E of fish
Attempts to establish an S cell line have been made by many researchers, but no paper has been published that fish ES-like cells differentiated into germ cell lines and contributed to the generation of the next generation. In fact, cells that have been cultivated in vitro for only a few days also differentiate into the germ line (Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA, 98, 2261-2266, 2001), when the culture period is extended, the ability to differentiate into germ cells suddenly disappears.
【0017】魚類の生殖細胞がどのような機構によって
他の体細胞から分化してくるかは未だ明らかではない
が、近年、親の卵巣内で成熟途上の卵内に蓄積されたR
NAやタンパク質等の母性因子が、生殖細胞系列の決定
に重要な役割を果たしている可能性を示唆するデータが
示されている(月刊海洋,31-5,266-271,1999)。そ
して、これらの母性因子が受精卵中に不均一に存在する
ため、細胞分裂により一部の割球のみがこの因子を受け
取ることとなる。その結果、母性因子を受け取った一部
の細胞のみが、将来生殖細胞系列へと分化していくと考
えられている。一方、ES細胞が生殖細胞系列に分化す
ることが知られているマウスでは、未分化な状態を維持
している細胞集団が、周辺細胞からの刺激により生殖細
胞へと分化していくと考えられている(蛋白質核酸酵
素,43,405-411,1998)。このように生殖細胞系列の
決定機構を考慮すると、マウスにおいては生殖細胞系列
に分化可能な細胞株に求められる条件は“未分化である
こと”であるが、魚類の場合は“生殖細胞への分化を決
定する母性因子を含むこと”である。このことは先に示
した、未分化なマウスのES細胞は生殖細胞に分化する
ものの、魚類のES様細胞は体細胞にしか分化しないと
いった現象と矛盾の無いものである。The mechanism by which fish germ cells differentiate from other somatic cells is not yet clear, but in recent years, R accumulated in the maturing egg in the parent ovary has been investigated.
Data suggesting that maternal factors such as NA and proteins may play important roles in germline determination have been published (Monthly Ocean, 31-5, 266-271, 1999). Since these maternal factors are heterogeneously present in the fertilized egg, only some blastomeres will receive this factor due to cell division. As a result, it is believed that only some of the cells that receive the maternal factor will differentiate into germline in the future. On the other hand, in mice where ES cells are known to differentiate into germ cells, it is considered that a cell population that maintains an undifferentiated state is differentiated into germ cells by stimulation from peripheral cells. (Protein nucleic acid enzyme, 43, 405-411, 1998). Considering the germline determination mechanism in this way, the condition required for a germline-differentiating cell line in mice is “undifferentiated”, but in the case of fish, it is “germline-differentiating”. Including a maternal factor that determines differentiation ”. This is consistent with the above-mentioned phenomenon that ES cells of undifferentiated mice differentiate into germ cells, but ES-like cells of fish differentiate only into somatic cells.
【0018】以上のように、魚類のような脊椎動物にお
いても、従来より、トランスジェニック動物やクローン
動物の作製のための動物個体の改変やクローン化の試み
がなされてきた。しかし、魚類のような脊椎動物の場合
は、このように遺伝的に改変した、或いはクローン化を
目的とした細胞を、宿主個体に移植し、これを分化誘導
して、新たな個体として変換する技術が確立していな
い。したがって、魚類のような脊椎動物において、その
個体を遺伝的に改変して、或いはクローン化して、その
育種を行い或いはクローン動物の作製を行うためには、
改変或いは分離した細胞を、宿主個体に移植し、これを
分化誘導して、新たな個体として変換する技術の確立が
重要な課題となっている。As described above, in vertebrates such as fish, attempts have been made so far to modify or clone individual animals to produce transgenic animals or cloned animals. However, in the case of vertebrates such as fish, such genetically modified or cloned cells are transplanted into a host individual, which is induced to differentiate and converted into a new individual. The technology is not established. Therefore, in vertebrates such as fish, in order to genetically modify or clone the individual, to breed or to produce a cloned animal,
The establishment of a technique for transplanting a modified or separated cell into a host individual, inducing differentiation of the host individual, and converting it as a new individual is an important issue.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、脊椎
動物における新規増殖又は育種方法を提供すること、特
に魚類のような変温脊椎動物において、遺伝的に改変し
た或いは分離した細胞を、宿主個体に移植し、これを生
殖細胞系列へ分化誘導する方法、及び、該分化誘導法を
用いて、魚類のような脊椎動物の増殖或いは育種を行う
方法を提供することにある。The object of the present invention is to provide a novel method for propagation or breeding in vertebrates, in particular, in genetically modified or isolated cells in anthermic vertebrates such as fish. It is intended to provide a method of transplanting to a host individual and inducing differentiation into a germ cell line, and a method of growing or breeding vertebrates such as fish using the differentiation induction method.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明者は、魚類のよう
な脊椎動物において、遺伝的に改変した或いは分離した
細胞を、宿主個体に移植し、これを生殖細胞系列へ分化
誘導する方法について、鋭意研究の結果、(1)ES細
胞が生殖細胞系列に分化することが知られているマウス
では、未分化な状態を維持している細胞集団が、周辺細
胞からの刺激により生殖細胞へと分化していくと考えら
れているのに対して、魚類のような脊椎動物において
は、前記のように、親の卵巣内で成熟途上の卵内に蓄積
されたRNAやタンパク質等の母性因子が、生殖細胞系
列の決定に重要な役割を果たしており、そして、これら
の母性因子が受精卵中に不均一に存在するため、細胞分
裂により一部の割球のみがこの因子を受け取ることとな
り、その結果、母性因子を受け取った一部の細胞のみ
が、将来生殖細胞系列へと分化していくと考えられるこ
と、(2)このような生殖細胞系列の決定機構を考慮す
ると、マウスにおいては生殖細胞系列に分化可能な細胞
株に求められる条件は“未分化であること”であるが、
魚類のような脊椎動物の場合は“生殖細胞への分化を決
定する母性因子を含むこと”であること、(3)以上の
ような事実を考慮すると、魚類のような脊椎動物におい
て、遺伝的に改変した或いは分離した細胞を、宿主個体
に移植し、これを生殖細胞系列へ分化誘導する際に用い
るべき細胞(すなわち、宿主個体に移植後、卵子又は精
子に分化し、次世代個体に改変可能な細胞)は、未分化
な胚細胞ではなく、将来生殖細胞に分化することが決定
付けられている生殖細胞の幹細胞、すなわち始原生殖細
胞であること、をつきとめ、そして、該始原生殖細胞
を、魚類のような脊椎動物の初期胚に移植することによ
り、始原生殖細胞を、生殖細胞系列へ分化誘導すること
ができることを見い出した。即ち、本発明において、魚
類のような脊椎動物由来の分離始原生殖細胞を、宿主脊
椎動物の初期胚への移植、特には、初期発生段階の宿主
脊椎動物の腹腔内腸管膜裏側への移植により、該始原生
殖細胞を生殖細胞系列への分化誘導を行うことが可能で
あることを見い出した。Means for Solving the Problems The present inventor has proposed a method for transplanting a genetically modified or isolated cell in a vertebrate such as a fish to a host individual and inducing differentiation into a germ cell line. As a result of intensive research, (1) in mice in which ES cells are known to differentiate into germ cells, the cell population that maintains an undifferentiated state is transformed into germ cells by stimulation from peripheral cells. While it is considered to differentiate, in vertebrates such as fish, as described above, maternal factors such as RNA and protein accumulated in the maturing egg in the parent ovary are , Play an important role in germ line determination, and because of the heterogeneity of these maternal factors in fertilized eggs, only some blastomeres receive this factor due to cell division. Result, motherhood It is thought that only a part of the cells that receive the offspring will be differentiated into germ line in the future. (2) Considering such a germ line determination mechanism, in mouse, it is differentiated into germ line. Although the condition required for a possible cell line is "to be undifferentiated",
In the case of vertebrates such as fish, "containing a maternal factor that determines the differentiation into germ cells" (3) Considering the above facts, vertebrates such as fish are Cells that have been modified or separated into a host individual and are to be used when inducing differentiation into a germline (that is, after transplantation into a host individual, differentiate into an egg or sperm, and transform into a next-generation individual) Potential cells) are not undifferentiated embryonic cells, but stem cells of germ cells that are determined to differentiate into germ cells in the future, that is, primordial germ cells, and the primordial germ cells are identified. , It has been found that primordial germ cells can be induced to differentiate into germ cells by transplantation into early vertebrate embryos such as fish. That is, in the present invention, isolated primordial germ cells derived from vertebrates such as fish are transplanted into the early embryo of the host vertebrate, particularly, by transplanting into the abdominal lining of the abdominal cavity of the host vertebrate in the early developmental stage. Have found that it is possible to induce differentiation of the primordial germ cells into germ line.
【0021】魚類における分離始原生殖細胞の生殖細胞
系列への分化誘導に際しては、分離始原生殖細胞とし
て、孵化前後の胚から分離した始原生殖細胞を用い、宿
主の初期胚への移植を、孵化前後の発生段階にある宿主
の腹腔内腸管膜裏側への移植により好適に行うことがで
きる。本発明の分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分
化誘導方法を用いて、脊椎動物個体中において、始原生
殖細胞を卵母細胞或いは精原細胞に分化誘導し、更に卵
子或いは精子へ分化誘導することにより、始原生殖細胞
の生殖細胞系列への分化誘導を行い、該方法を用いて、
脊椎動物の増殖や育種を行うことができる。In inducing the differentiation of the isolated primordial germ cells into the germ cell line in fish, the primordial germ cells isolated from the embryos before and after hatching are used as the isolated primordial germ cells, and transplanted to the host early embryo before and after hatching. It can be suitably carried out by transplanting the host into the abdominal lining of the abdominal cavity of the host in the developmental stage. Using the method for inducing germ cell differentiation of isolated primordial germ cells of the present invention, in a vertebrate individual, primordial germ cells are induced to differentiate into oocytes or spermatogonia, and then to ova or sperm. Thereby inducing differentiation of primordial germ cells into germ line, and using the method,
Propagation and breeding of vertebrates can be performed.
【0022】すなわち本発明は、脊椎動物由来の分離始
原生殖細胞を、宿主脊椎動物の初期胚に移植することを
特徴とする分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘
導方法(請求項1)や、宿主脊椎動物の初期胚への移植
が、初期発生段階の宿主脊椎動物の腹腔内腸管膜裏側へ
の移植であることを特徴とする請求項1記載の分離始原
生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項2)
や、脊椎動物由来の分離始原生殖細胞が、脊椎動物の始
原生殖細胞を可視化し、分離した始原生殖細胞であるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の分離始原生殖細胞
の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項3)や、始原
生殖細胞の可視化が、脊椎動物の生殖細胞で特異的に発
現している遺伝子の調節領域に、生体中で始原生殖細胞
を可視化しうるタンパク質をコードするマーカー遺伝子
を組込んだプラスミドを、脊椎動物の受精卵の細胞質内
に組込むことによって行われることを特徴とする請求項
3記載の分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導
方法(請求項4)や、脊椎動物の生殖細胞で特異的に発
現している遺伝子が、vasa遺伝子であり、生体中で
始原生殖細胞を可視化しうるタンパク質をコードするマ
ーカー遺伝子が、蛍光タンパク質FPをコードする遺伝
子であることを特徴とする請求項4記載の分離始原生殖
細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項5)や、
分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導が、始原
生殖細胞から、卵母細胞或いは精原細胞への分化誘導、
又は、更に卵子或いは精子への分化誘導であることを特
徴とする請求項1〜5のいずれか記載の分離始原生殖細
胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項6)や、脊
椎動物由来の分離始原生殖細胞が、宿主脊椎動物とは異
系統又は異種の脊椎動物由来の始原生殖細胞であること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の分離始原生
殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項7)
や、脊椎動物由来の分離始原生殖細胞が、脊椎動物から
分離後、遺伝的に改変した始原生殖細胞であることを特
徴とする請求項1〜7のいずれか記載の分離始原生殖細
胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項8)や、脊
椎動物由来の分離始原生殖細胞が魚類由来の分離始原生
殖細胞であり、該分離始原生殖細胞の宿主脊椎動物の初
期胚への移植が、魚類宿主の初期胚への移植であること
を特徴とする請求項1〜8のいずれか記載の分離始原生
殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項9)
や、分離始原生殖細胞が、孵化前後の胚から分離した始
原生殖細胞であり、及び/又は宿主の初期胚への移植が
孵化前後の発生段階にある宿主の腹腔内腸管膜裏側への
移植であることを特徴とする請求項9記載の分離始原生
殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法(請求項10)
からなる。That is, the present invention is a method for inducing differentiation of a separated primordial germ cell into a germ cell line, which comprises transplanting a separated primordial germ cell derived from a vertebrate into an early embryo of a host vertebrate (claim 1). Or to the germ line of the isolated primordial germ cell according to claim 1, wherein the transplantation into the early embryo of the host vertebrate is transplantation into the abdominal lining of the abdominal cavity of the host vertebrate in the early developmental stage. Differentiation induction method (Claim 2)
Or a primordial germ cell derived from a vertebrate, which is a primordial germ cell obtained by visualizing a primordial germ cell of a vertebrate, to the germ line of the isolated primordial germ cell according to claim 1 or 2. The method of inducing differentiation of the bacterium (Claim 3) or the visualization of primordial germ cells encodes a protein capable of visualizing primordial germ cells in a living body, in the regulatory region of a gene specifically expressed in vertebrate germ cells. The method for inducing differentiation of an isolated primordial germ cell into a germ cell line according to claim 3, which is carried out by incorporating a plasmid into which a marker gene is incorporated into the cytoplasm of a vertebrate fertilized egg. 4) and the gene specifically expressed in vertebrate germ cells is the vasa gene, and the marker gene encoding a protein capable of visualizing primordial germ cells in the living body is Method for inducing differentiation into germ line (Claim 5) and the separation primordial germ cells of claim 4, wherein the a gene encoding a photoprotein FP,
Induction of differentiation of isolated primordial germ cells into germline cells, induction of differentiation of primordial germ cells into oocytes or spermatogonia,
Alternatively, the method for inducing differentiation into germ cells of isolated primordial germ cells according to any one of claims 1 to 5 (claim 6), or vertebrate origin, which is characterized by further inducing differentiation into eggs or sperms. 7. The isolated primordial germ cell of claim 1 is a primordial germ cell derived from a vertebrate different from or different from the host vertebrate. Differentiation induction method (Claim 7)
Alternatively, the isolated primordial germ cell derived from vertebrate is a genetically modified primordial germ cell isolated from a vertebrate, and the germ cell of the isolated primordial germ cell according to any one of claims 1 to 7. The method for inducing differentiation into a lineage (claim 8) or the isolated primordial germ cells derived from vertebrates are isolated primordial germ cells derived from fish, and the transplantation of the isolated primordial germ cells into the early embryos of the host vertebrate is performed in fish. 9. A method for inducing differentiation of isolated primordial germ cells into a germ cell line according to any one of claims 1 to 8, which is transplantation into a host early embryo.
Alternatively, the isolated primordial germ cells are primordial germ cells separated from the embryos before and after hatching, and / or the transplantation to the early embryos of the host can be performed to the back of the peritoneal intestinal membrane of the host in the developmental stage before and after hatching. The method for inducing differentiation of an isolated primordial germ cell into a germ cell line according to claim 9 (claim 10)
Consists of.
【0023】また本発明は、請求項9又は10記載の分
化誘導法を、魚類の異種個体の卵子及び/又は精子の形
成に用い、魚類の生殖細胞を調製することを特徴とする
魚類の増殖方法(請求項11)や、請求項9又は10記
載の分化誘導法を、遺伝的に改変した魚類の始原生殖細
胞に適用し、遺伝的に改変した魚類の卵子及び/又は精
子を形成して、遺伝的に改変した魚類を調製することを
特徴とする魚類の育種方法(請求項12)からなる。Further, the present invention uses the method for inducing differentiation according to claim 9 or 10 for forming eggs and / or sperm of a heterogeneous individual of fish to prepare germ cells of fish, thereby proliferating fish. The method (Claim 11) or the method of inducing differentiation according to Claim 9 or 10 is applied to a primordial germ cell of a genetically modified fish to form a genetically modified egg and / or sperm of the fish. And a method of breeding a fish (claim 12), characterized in that a genetically modified fish is prepared.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】本発明は、脊椎動物由来の分離始
原生殖細胞を用い、該細胞を、宿主脊椎動物の初期胚に
移植し、移植した分離始原生殖細胞を、宿主脊椎動物個
体中で生殖細胞系列へ分化誘導することよりなる。分離
始原生殖細胞の宿主脊椎動物の初期胚への移植は、初期
発生段階の宿主脊椎動物の腹腔内腸管膜裏側への移植に
よって行うことができる。本発明の方法により、分離始
原生殖細胞を、例えば宿主脊椎動物の孵化胚の腹腔内
に、マイクロインジェクション法のような方法で移植す
ると、移植した始原生殖細胞は、自発的に宿主生殖腺内
へと移動し、そこで増殖、分化を誘導することができ
る。魚類のような脊椎動物においては、移植に用いる始
原生殖細胞は、孵化前後の胚から分離した始原生殖細胞
を用いることができ、又、宿主の初期胚への移植は、孵
化前後の発生段階にある宿主を用いることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention uses isolated primordial germ cells derived from vertebrates, transplanting the cells into an early embryo of a host vertebrate, and transplanting the isolated primordial germ cells in a host vertebrate individual. It consists of inducing differentiation into the germ line. The transfer of the isolated primordial germ cells to the early embryo of the host vertebrate can be carried out by transferring the host vertebrate in the early development stage to the inside of the abdominal cavity of the intestinal tract. According to the method of the present invention, when isolated primordial germ cells are transplanted into the abdominal cavity of a hatched embryo of a host vertebrate by a method such as a microinjection method, the transplanted primordial germ cells spontaneously enter the host gonad. It can move and induce proliferation and differentiation there. In vertebrates such as fish, primordial germ cells used for transplantation can be primordial germ cells isolated from embryos before and after hatching, and transplantation into early embryos of the host can be performed at the developmental stage before and after hatching. Any host can be used.
【0025】本発明において、始原生殖細胞を移植に用
いるに際しては、該細胞の分離、精製を行い、取得する
必要がある。始原生殖細胞は、初期発生の限られた段
階、例えば魚類では、孵化前後の限られた初期発生の段
階でのみ出現する細胞集団であることから、その取得の
ためには、その可視化を行い、分離、精製を可能とし
て、取得を行う必要がある。始原生殖細胞の可視化に
は、本発明者らが報告した方法(Int. J. Dev. Biol.4
4: 323-326, 2000)を用いることができる。即ち、例え
ば、魚類のような脊椎動物の始原生殖細胞の可視化に
は、まず、脊椎動物の生殖細胞で特異的に発現している
遺伝子を取得し(Mol. Reprod. Develop. 55: 364-371,
2000)、その調節領域を利用する。魚類においては、
vasa遺伝子を利用することができる。vasaと
は、ショウジョウバエでF1世代が不妊になる(F2世
代が取れない)突然変異の原因遺伝子として単離され、
生殖細胞におけるmRNAの翻訳に関与するRNAヘリ
カーゼ活性を有するといわれている遺伝子で(蛋白質核
酸酵素,43,356-363,1998)、ニジマスのような魚類
においても、始原生殖細胞において特異的に発現してお
り、この遺伝子の発現を、始原生殖細胞の可視化に利用
することができる。In the present invention, when primordial germ cells are used for transplantation, it is necessary to separate and purify the cells and obtain them. Primordial germ cells are a cell population that appears only at a limited stage of early development, for example, in fish, at a limited stage of early development before and after hatching. It is necessary to obtain it so that it can be separated and purified. For visualization of primordial germ cells, the method reported by the present inventors (Int. J. Dev. Biol. 4
4: 323-326, 2000) can be used. That is, for example, in order to visualize primordial germ cells of vertebrates such as fish, first, obtain a gene that is specifically expressed in germ cells of vertebrates (Mol. Reprod. Develop. 55: 364-371. ,
2000), using that regulatory region. In fish,
The vasa gene can be used. vasa was isolated as a causative gene of a mutation that makes the F1 generation infertile (F2 generation cannot be taken) in Drosophila,
A gene that is said to have RNA helicase activity involved in translation of mRNA in germ cells (protein nucleic acid enzyme, 43, 356-363, 1998), and is specifically expressed in primordial germ cells in fish such as rainbow trout. Therefore, the expression of this gene can be used for visualization of primordial germ cells.
【0026】始原生殖細胞の可視化に際して、始原生殖
細胞において特異的に発現している遺伝子の発現を用い
て、生体中で始原生殖細胞を標識して分離するために
は、vasa遺伝子のように脊椎動物の生殖細胞で特異
的に発現している遺伝子の調節領域に、例えば、生体中
で始原生殖細胞を可視化しうるタンパク質等をコードす
るマーカー遺伝子を組込んだプラスミドを、脊椎動物の
受精卵の細胞質内に組込むことによって行うことができ
る。該マーカー遺伝子としては、蛍光タンパク質FPを
コードする遺伝子、例えばオンワンクラゲ由来の緑色蛍
光タンパク質(green fluorescent protein:GFP)やE
GFP(Enhanced Green Fluorecent Protein)のよう
なマーカー遺伝子を用いることができる。In visualizing the primordial germ cells, in order to label and isolate the primordial germ cells in the living body by using the expression of the gene specifically expressed in the primordial germ cells, spinal cords like the vasa gene are used. For example, a plasmid in which a marker gene encoding a protein capable of visualizing primordial germ cells in the living body is incorporated into the regulatory region of a gene specifically expressed in animal germ cells is used for the fertilized egg of a vertebrate. It can be carried out by incorporating it into the cytoplasm. Examples of the marker gene include a gene encoding a fluorescent protein FP such as green fluorescent protein (GFP) derived from Onwan jellyfish and E
A marker gene such as GFP (Enhanced Green Fluorecent Protein) can be used.
【0027】可視化した始原生殖細胞を、生殖細胞組織
から分離するには、適宜公知の方法を用いることができ
る。例えば、孵化胚から始原生殖細胞を含む生殖隆起を
回収し、これをタンパク質分解酵素でバラバラになるま
で解離し、更にこれをセルソーターに掛けて、分取する
ことができる。始原生殖細胞は、マーカー遺伝子の発現
により、蛍光陽性に標識されているから、蛍光を発して
いる生殖細胞と蛍光を発していない他の体細胞とを、セ
ルソーターにより、容易に分離することができる。In order to separate the visualized primordial germ cells from germ cell tissues, a known method can be appropriately used. For example, reproductive ridges containing primordial germ cells can be collected from hatched embryos, dissociated with proteolytic enzymes until they are dissociated, and further subjected to cell sorter for fractionation. Since the primordial germ cells are fluorescently labeled by the expression of the marker gene, the germ cells that fluoresce and other somatic cells that do not fluoresce can be easily separated by the cell sorter. .
【0028】取得した始原生殖細胞は、例えば、マイク
ロインジェクション等の適宜の方法により、初期発生段
階の宿主脊椎動物の腹腔内腸管膜裏側のような宿主脊椎
動物の初期胚への移植を行うことによって、始原生殖細
胞は、自発的に宿主生殖腺内へと移動し、卵母細胞或い
は精原細胞への分化誘導、更には卵子或いは精子への分
化誘導を行うことができる。本発明の分離始原生殖細胞
の生殖細胞系列への分化誘導方法は、これを、新規個体
の作成に用いることができ、脊椎動物の増殖方法及び育
種方法に用いることができる。The obtained primordial germ cells are transplanted to the early embryos of the host vertebrate such as the abdominal lining of the abdominal cavity of the host vertebrate in the early developmental stage by an appropriate method such as microinjection. , Primordial germ cells can spontaneously move into the host gonad to induce differentiation into oocytes or spermatogonia, and further into eggs or sperms. The method of inducing differentiation of the isolated primordial germ cells into the germ line of the present invention can be used for the production of new individuals, and can be used for the method of breeding and breeding vertebrates.
【0029】本発明の分離始原生殖細胞の生殖細胞系列
への分化誘導方法の脊椎動物の増殖方法への利用として
は、該分化誘導方法を魚類等の異種個体の卵子及び/又
は精子の形成に用い、これを用いて魚類等の大量の増殖
に利用することができる。本発明の増殖方法の特徴とし
て、次のようなことが言える。即ち、前記したように、
哺乳動物のマウス等においては、精原細胞を宿主個体に
移植し、精子に分化させる方法が開発されている。精原
細胞を持つ精巣はこれらの細胞を天文学的な量、保持し
ている。したがって、例え、数十、数百の外来の細胞を
移植したところで、宿主生殖腺内で形成される精子の割
合は極めて低く、実用に耐えうる技術とはなり得ない。
しかし、本発明の方法では非常に若い胚を用いるため、
宿主は50個程度の始原生殖細胞しか保持していない。
ここに10個以上の(原理的には100細胞程度の移植
は可能)細胞を移植することで、宿主生殖腺内での移植
始原生殖細胞に由来する卵・精子の割合が極めて高くな
る。The use of the method of inducing differentiation of the isolated primordial germ cells into the germ cell line of the present invention to the method of growing vertebrates includes the method of inducing the differentiation of eggs and / or sperm of heterogeneous individuals such as fish. It can be used for large-scale breeding of fish and the like. The following can be said as characteristics of the proliferation method of the present invention. That is, as described above,
In mammalian mice and the like, a method for transplanting spermatogonia into a host individual to differentiate into sperm has been developed. Testis with spermatogonia retains these cells in astronomical quantities. Therefore, for example, after transplanting dozens or hundreds of foreign cells, the ratio of sperm formed in the host gonad is extremely low, and the technique cannot be put to practical use.
However, since the method of the present invention uses very young embryos,
The host holds only about 50 primordial germ cells.
By transplanting 10 or more cells (in principle, about 100 cells can be transplanted) into the host gonad, the proportion of eggs and sperm derived from the primordial germ cells transferred becomes extremely high.
【0030】また、始原生殖細胞は孵化前後の極めて若
い胚に由来するため、元来その増殖能力が極めて高く、
移植後の宿主個体内での増殖も極めて早いことが確認さ
れている。さらに精原細胞の移植では精子しか作れない
が、始原生殖細胞は性が分化する以前の細胞であるた
め、卵・精子の両者の形成が可能である。ちなみに魚類
では卵の凍結保存技術が完成していないため、本始原生
殖細胞を凍結保存後、移植により卵・精子を作れば遺伝
子始原の保存という観点では画期的な技術であるといえ
る。In addition, since primordial germ cells are derived from extremely young embryos before and after hatching, their proliferative ability is very high originally,
It has been confirmed that the growth in the host individual after transplantation is also extremely fast. Furthermore, although spermatogonial cells can be produced only by transplantation of spermatogonial cells, primordial germ cells are cells before sex differentiation, and therefore both eggs and sperm can be formed. By the way, because the cryopreservation technology for eggs has not been completed in fish, it can be said that this technology is epoch-making from the viewpoint of preserving the gene progenitor if cryopreservation of primary primordial germ cells is followed by transplantation to produce eggs and sperm.
【0031】本発明の分化誘導方法の、脊椎動物の増殖
方法への利用の具体例としては、次のようなものがあ
る。
(1)魚類等の脊椎動物の借り腹としての利用:単離し
た始原生殖細胞を異系統或いは異種の宿主動物に移植す
ることで、宿主個体内で異系統・異種に由来する卵・精
子が作られる。例えば、ニジマスの始原生殖細胞を、ヤ
マメに移植し、細胞増殖・分化を行うことができる。特
に、親魚がマグロのような巨大な種の始原生殖細胞を小
型の近縁種に移植することで、小型水槽でマグロの種苗
生産も可能とすることができる。The following are specific examples of the use of the method of inducing differentiation of the present invention for the method of growing vertebrates. (1) Utilization as a litter of vertebrates such as fish: By transferring the isolated primordial germ cells to a host animal of a different strain or different species, eggs and sperm derived from different strains or different species within the host individual can be obtained. Made For example, primordial germ cells of rainbow trout can be transplanted into yamame trout, and cell proliferation and differentiation can be performed. In particular, when the parent fish transplants primordial germ cells of a huge species such as tuna to a small closely related species, it is possible to produce tuna seedlings in a small aquarium.
【0032】(2)魚類等の脊椎動物の遺伝子資源の保
存への利用:希少種、絶滅危惧種の始原生殖細胞を凍結
保存し、必要な時に飼育が容易な近縁種に移植すれば、
これらの宿主は希少種、あるいは絶滅危惧種(場合によ
っては既に絶滅した種)に由来する卵・精子を作出する
ことが可能となる。また、今後遺伝子導入等の技術によ
り様々な有用系統・品種が作出された場合、個体の経代
飼育を行わなくてもこれらの維持が可能であり、必要な
ときに宿主胚への移植により個体へ改変することが可能
となる。
(3)単離した始原生殖細胞の分子生物学的・生化学的
解析への利用:単離した始原生殖細胞からタンパク質、
核酸を抽出し解析することで、この細胞で発現している
遺伝子・タンパク質の同定が可能になる。特に再生医療
等で注目されている幹細胞の解析系として有用である。(2) Utilization for preservation of genetic resources of vertebrates such as fish: If primordial germ cells of rare species and endangered species are cryopreserved and transplanted to related species which are easy to raise when necessary,
These hosts can produce eggs and sperm derived from rare species or endangered species (in some cases already extinct species). In addition, when various useful strains and varieties are created by techniques such as gene transfer in the future, it is possible to maintain these without subculture of the individual, and when necessary, by transplanting to the host embryo, the individual can be maintained. Can be modified to (3) Utilization of isolated primordial germ cells for molecular biological / biochemical analysis: proteins from isolated primordial germ cells,
By extracting and analyzing the nucleic acid, the gene / protein expressed in this cell can be identified. It is particularly useful as an analysis system for stem cells, which is drawing attention in regenerative medicine.
【0033】本発明の分化誘導方法の、脊椎動物の増殖
方法への利用の具体例としては、次のようなものがあ
る。
(1)魚類等の脊椎動物の育種(品種改良)への利用:
分離した始原生殖細胞をin vitroで遺伝的改変
を施した後、宿主個体内に移植し、卵・精子に分化さ
せ、受精することで、効率よく、目的の遺伝的改変を行
った個体を作製することができる。始原生殖細胞の遺伝
的改変を行うには、前記したように、魚類のような脊椎
動物で、既に用いられている公知の遺伝子の導入方法及
び遺伝子の改変方法を用いることができる。該方法とし
ては、例えば、魚類等の遺伝子導入方法として汎用され
ている、マイクロインジェクション法及びエレクトロポ
ーレーション法を挙げることができる。The following are specific examples of the use of the method of inducing differentiation of the present invention for the method of growing vertebrates. (1) Utilization for breeding (breeding) of vertebrates such as fish:
After the isolated primordial germ cells are genetically modified in vitro, they are transplanted into a host individual, differentiated into eggs and sperms, and fertilized to efficiently produce the target genetically modified individual. can do. In order to genetically modify the primordial germ cells, as described above, the known gene introduction methods and gene modification methods that have already been used in vertebrates such as fish can be used. Examples of the method include a microinjection method and an electroporation method, which are widely used as a method for introducing a gene into fish or the like.
【0034】(2)魚類等の脊椎動物の遺伝子機能解析
への利用:始原生殖細胞がin vitroで培養する
ことが可能になれば、この細胞に対して遺伝子ターゲテ
ィングを行った後、上記の方法で始原生殖細胞を個体に
変換することで、例えば、当該遺伝子の機能が破壊され
たノックアウト魚や、さらには当該遺伝子の配列を改変
したノックイン魚を作出することが可能となる。すなわ
ち、マウスで利用されている胚性幹細胞(ES細胞)の
代用として利用することが可能であり、これにより機能
が未知の新規遺伝子の役割を明らかにすることが可能と
なる。(2) Utilization for gene function analysis of vertebrates such as fish: When primordial germ cells can be cultured in vitro, gene targeting is performed on these cells, and then the above method is performed. By converting primordial germ cells into individuals, it is possible to produce, for example, a knockout fish in which the function of the gene is disrupted or a knockin fish in which the sequence of the gene is modified. That is, it can be used as a substitute for embryonic stem cells (ES cells) used in mice, which makes it possible to clarify the role of a novel gene whose function is unknown.
【0035】[0035]
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定さ
れるものではない。本発明の実施例として、ニジマスを
用いた例を示し、本発明を説明する。
[可視化による始原生殖細胞の分離]
(ニジマス始原生殖細胞におけるvasa遺伝子の発
現)ニジマスの始原生殖細胞を可視化するためには、細
胞を標識するための何らかの分子マーカーが必要であ
る。高等脊椎動物では種々の細胞表面抗原に対する特異
抗体が既に作製されているため、生きた始原生殖細胞を
同定することが可能になっている。しかし、魚類ではそ
のような簡便な分子マーカーは知られていない。そこ
で、我々はショウジョウバエからヒトまでの幅広い動物
種にわたり、生殖細胞系列で特異的に発現していること
が知られているvasa遺伝子に注目した。vasaと
はショウジョウバエでF1世代が不妊になる(F2世代
がとれない)突然変異の原因遺伝子として単離され、生
殖細胞におけるmRNAの翻訳に関与するRNAヘリカ
ーゼ活性を有するといわれている(蛋白質核酸酵素,4
3,356-363,1998)。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the technical scope of the present invention is not limited to these examples. As an example of the present invention, an example using rainbow trout will be shown to explain the present invention. [Separation of Primordial Germ Cells by Visualization] (Expression of vasa gene in rainbow trout primordial germ cells) In order to visualize primordial germ cells of rainbow trout, some kind of molecular marker for labeling the cells is necessary. Since specific antibodies against various cell surface antigens have already been produced in higher vertebrates, it has become possible to identify live primordial germ cells. However, such a simple molecular marker has not been known in fish. Therefore, we have focused on the vasa gene, which is known to be specifically expressed in the germ line over a wide range of animal species from Drosophila to human. vasa was isolated as a causative gene of a mutation that causes infertility in F1 generation (F2 generation cannot be taken) in Drosophila, and is said to have RNA helicase activity involved in translation of mRNA in germ cells (protein nucleic acid enzyme). ,Four
3, 356-363, 1998).
【0036】ニジマスのvasa cDNAをクローニ
ングするため、既知の配列情報を用いPCR法でcDN
A増幅を行ったところ、ニジマスにおいても卵巣からv
asa cDNAのホモログを単離することができた。
次に、この遺伝子の発現状況を成魚の各組織を用いてノ
ーザンブロット解析により調査した結果、卵巣と精巣に
特異的に強い発現が認められた。さらに、発眼胚におけ
るvasa遺伝子の発現をホールマウントin sit
uハイブリダイゼーション法で調査したところ、vas
a遺伝子は腹腔背側に2列に並んでいる約60個程度の
細胞において発現していることが明らかになった(図1
(参考写真1参照):ニジマス発眼胚でのvasa遺伝
子発現細胞。vasaアンチセンスRNAをプローブに
用いて行ったホールマウントin situハイブリダイゼー
ションの結果、始原生殖細胞と予想される腹腔背側に2
列に並んだ細胞だけが特異的に青黒く染色している)。In order to clone the vasa cDNA of rainbow trout, using known sequence information, PCR was carried out using the cDNA method.
When A amplification was performed, v
A homologue of the asa cDNA could be isolated.
Next, the expression status of this gene was examined by Northern blot analysis using each tissue of adult fish, and strong expression was observed specifically in ovary and testis. Furthermore, the expression of the vasa gene in the ocular embryo was whole-mounted in situ.
When investigated by u hybridization method, it was found that
It was revealed that the a gene is expressed in about 60 cells arranged in two rows on the dorsal side of the abdominal cavity (Fig. 1).
(See Reference Photo 1): vasa gene-expressing cells in rainbow trout eyed embryos. As a result of whole-mount in situ hybridization performed using vasa antisense RNA as a probe, 2
Only cells lined up in a row stain specifically blue-black).
【0037】これらの細胞の分布は、組織学的観察から
予想される始原生殖細胞の位置(Bull Japan Soc Sci F
ish. 46, 1317-1322, 1980)と一致した。そこで、孵化
胚で組織切片を作製し、これらvasa遺伝子の発現細
胞の同定を試みたところ、vasa遺伝子は腹腔の背側
から懸垂している1対の生殖隆起(未分化な生殖腺)に
取り込まれている大型の円形細胞において特異的に発現
していることが明らかとなった(図2(参考写真2参
照):ニジマス孵化胚においてvasa mRNAは生
殖隆起内の始原生殖細胞(矢印)においてのみ発現して
いる。vasaアンチセンスRNAをプローブにし、組
織切片に対して行ったin situハイブリダイゼーショ
ン。MD:中腎管、G:腸管)。これらの細胞の位置、
および形態は既知の始原生殖細胞の特徴と同一であり、
ニジマス胚でもvasa遺伝子が始原生殖細胞において
特異的に発現していること、さらにこの遺伝子発現が始
原生殖細胞のマーカーとして有用であることが明らかと
なった。The distribution of these cells was determined by the location of primordial germ cells (Bull Japan Soc Sci F
ish. 46, 1317-1322, 1980). Therefore, when tissue sections were prepared from hatched embryos and attempts were made to identify cells expressing these vasa genes, the vasa genes were incorporated into a pair of reproductive ridges (undifferentiated gonads) suspended from the dorsal side of the abdominal cavity. It was revealed that it was specifically expressed in large round cells (Fig. 2 (see reference photo 2)): vasa mRNA was expressed only in primordial germ cells (arrows) in the genital ridge in rainbow trout hatching embryos. In situ hybridization performed on a tissue section using vasa antisense RNA as a probe, MD: mesonephric canal, G: intestinal canal. The location of these cells,
And morphology are identical to the characteristics of known primordial germ cells,
It was revealed that the vasa gene was specifically expressed in primordial germ cells in the rainbow trout embryo, and that the expression of this gene was useful as a marker for primordial germ cells.
【0038】(ニジマス始原生殖細胞の可視化)従来報
告されたvasa遺伝子の発現を利用したニジマス始原
生殖細胞の同定法はどれも、固定された死んだ胚を用い
て行ったものである。そこで、次のステップとして、生
きたニジマス胚の始原生殖細胞の可視化を行った。va
sa遺伝子が始原生殖細胞においてのみ発現するという
ことは、vasa遺伝子の転写調節領域(プロモータ
ー、エンハンサー)は始原生殖細胞においてのみ活性化
され、vasa mRNAの転写を促すと考えられる。
そこで我々は、このvasa遺伝子の転写調節領域をク
ローニングし、これにオワンクラゲ由来の緑色蛍光タン
パク質(green fluorescent protein; GFP、青い光を当
てると、緑色の蛍光を発するタンパク質)の遺伝子を接
続し(図3:始原生殖細胞の可視化のために用いた組換
え遺伝子の構造。GFP遺伝子の発現がvasa遺伝子の
転写調節領域により制御される。UTR:非翻訳領域)、
この組換え遺伝子をニジマスへ導入した。すなわち、始
原生殖細胞において、vasa遺伝子由来の転写調節領
域が特異的に活性化されGFPを産生することで、始原
生殖細胞が特異的に緑色蛍光を発することを期待したわ
けである。(Visualization of rainbow trout primordial germ cells) All previously reported methods for identifying rainbow trout primordial germ cells using the expression of the vasa gene were carried out using fixed dead embryos. Therefore, the next step was to visualize the primordial germ cells of living rainbow trout embryos. va
The fact that the sa gene is expressed only in primordial germ cells means that the transcriptional regulatory region (promoter, enhancer) of vasa gene is activated only in primordial germ cells and promotes transcription of vasa mRNA.
Therefore, we cloned the transcriptional regulatory region of this vasa gene and connected it to the gene of green fluorescent protein (GFP, a protein that emits green fluorescence when blue light was applied) derived from Aequorea (Fig. 3: Structure of recombinant gene used for visualization of primordial germ cells, expression of GFP gene is regulated by transcriptional regulatory region of vasa gene (UTR: untranslated region),
This recombinant gene was introduced into rainbow trout. That is, in the primordial germ cells, the transcriptional regulatory region derived from the vasa gene was specifically activated to produce GFP, and it was expected that the primordial germ cells specifically emit green fluorescence.
【0039】魚類へ外来遺伝子を導入する際は、通常ガ
ラス製の細いピペットで遺伝子を受精卵へ注射する(マ
イクロインジェクション法)。その後卵割が進むと、注
入された外来遺伝子は一部の割球では宿主の染色体に組
み込まれるが、多くの割球では異物として排除される。
その結果、マイクロインジェクション法で作製された遺
伝子導入魚では、外来遺伝子を持つ細胞と持たない細胞
がモザイク状に混在することとなる。予想通り、本法で
作製された遺伝子導入ニジマスは、緑色に蛍光を発する
始原生殖細胞とそうでない始原生殖細胞が混在するモザ
イク個体が得られた。しかし、我々の最終目的は大量の
始原生殖細胞を精製し、培養に用いることであるため、
受精卵一粒ずつにマイクロインジェクションを施し、一
部の始原生殖細胞だけを可視化するのでは効率が極めて
悪い。幸いにして遺伝子導入魚において、宿主の染色体
に組み込まれた外来遺伝子は、宿主染色体と一緒に次世
代へ遺伝する。When a foreign gene is introduced into fish, the gene is usually injected into a fertilized egg with a thin glass pipette (microinjection method). When cleavage progresses thereafter, the injected foreign gene is integrated into the host chromosome in some blastomers, but is eliminated as a foreign substance in many blastomeres.
As a result, in the transgenic fish produced by the microinjection method, cells having foreign genes and cells not having foreign genes coexist in a mosaic pattern. As expected, the transgenic rainbow trout produced by this method yielded mosaic individuals in which primordial germ cells that fluoresce green and those that did not coexist were mixed. However, because our ultimate goal is to purify large numbers of primordial germ cells and use them in culture,
It is extremely inefficient to perform microinjection on each fertilized egg and to visualize only some primordial germ cells. Fortunately, in transgenic fish, the foreign gene integrated into the host chromosome is inherited to the next generation together with the host chromosome.
【0040】そこで、これらの遺伝子導入ニジマスを親
にして、F1、F2世代を作出することで、すべての細
胞が外来遺伝子を保持するモザイクではない遺伝子導入
ニジマスの大量生産を行った。図4(図4(参考写真3
参照):vasa遺伝子の転写調節領域により制御されるGF
P遺伝子の導入により始原生殖細胞が特異的に緑色蛍光
を発している遺伝子導入ニジマスの孵化稚魚)にF1個
体の蛍光写真を示したが、これらの個体では、予想通り
全ての始原生殖細胞が強い緑色蛍光を発しており、生き
たニジマス胚の中で生きた始原生殖細胞を可視化するこ
とに成功した。この緑色蛍光は始原生殖細胞に限らず、
vasa遺伝子の発現パターンと同様に卵原細胞・精原
細胞、さらには卵母細胞においても、その発現が認めら
れた(図5(参考写真4参照):vasa遺伝子の転写
調節領域により制御されるGFP遺伝子を導入したニジ
マス1年魚の生殖腺(左:卵巣、右:精巣)。生殖細胞
が緑色の蛍光を発している。*、無印はそれぞれ遺伝子
導入個体、通常個体から摘出した生殖腺)。以上のよう
に、vasa遺伝子を分子マーカーとして利用すること
で、固定した胚のみならず、生きた胚においても始原生
殖細胞を可視化・同定することが可能となった。そこで
次項では、これらの緑色蛍光を発する始原生殖細胞の単
離・精製について概説する。Then, by using these transgenic rainbow trouts as parents, F1 and F2 generations were produced to mass-produce transgenic rainbow trouts not having a mosaic in which all cells carry the foreign gene. Fig. 4 (Fig. 4 (Reference photograph 3
): GF regulated by the transcriptional regulatory region of the vasa gene
Fluorescent photographs of F1 individuals were shown in the hatched juveniles of transgenic rainbow trouts in which the primordial germ cells specifically emit green fluorescence due to the introduction of the P gene. In these individuals, all of the primordial germ cells are strong as expected. It emits green fluorescence and was successful in visualizing live primordial germ cells in live rainbow trout embryos. This green fluorescence is not limited to primordial germ cells,
Similar to the expression pattern of the vasa gene, its expression was observed in oocytes / spermatogonia, and also in oocytes (Fig. 5 (see reference photo 4): regulated by the transcriptional regulatory region of the vasa gene). The gonads of rainbow trout 1-year-old fish into which the GFP gene has been introduced (left: ovary, right: testis). Germ cells emit green fluorescence. *, Unmarked gonads from transgenic and normal individuals, respectively. As described above, by using the vasa gene as a molecular marker, it became possible to visualize and identify not only fixed embryos but also primordial germ cells in living embryos. Therefore, in the next section, we outline the isolation and purification of these green fluorescent primordial germ cells.
【0041】(可視化ニジマス始原生殖細胞の分離)先
に述べたように、始原生殖細胞をES細胞のように培養
し、“幹細胞を介した遺伝子導入技法”に利用していく
ためには、多量の細胞を生きた状態で単離・精製する必
要がある。そこで、細胞が発する蛍光強度を指標に細胞
を分取することができるセルソーターと呼ばれる装置を
用いて、緑色蛍光陽性である生殖細胞と蛍光を発してい
ない他の体細胞とを分取することを試みた。ニジマス始
原生殖細胞は孵化稚魚1尾当たり60個程度しか存在し
ないため、予備実験として、蛍光標識された生殖細胞を
大量に含む1才魚の精巣を用いて、セルソーターによる
蛍光強度解析を行った。まず精巣を解離後、フローサイ
トメーターに供試し、その蛍光強度の分布を解析した。
その結果、図6(図6:解離した精巣細胞の蛍光強度分
布。生殖細胞のみがGFP遺伝子を発現したことによ
り、特異的に蛍光を発し蛍光陽性細胞集団を形成してい
る)に示したようなグラフが得られ、明らかに蛍光強度
の強い細胞集団が認められた。(Separation of visualized rainbow trout primordial germ cells) As described above, in order to culture the primordial germ cells like ES cells and utilize them in the "stem cell-mediated gene transfer technique", a large amount of Cells need to be isolated and purified in a living state. Therefore, using a device called a cell sorter that can sort cells using the fluorescence intensity emitted by the cells as an index, it is possible to sort germ cells that are positive for green fluorescence and other somatic cells that do not fluoresce. I tried. Since there are only about 60 rainbow trout primordial germ cells per hatched juvenile, as a preliminary experiment, the fluorescence intensity analysis by a cell sorter was performed using the testis of a 1-year-old fish containing a large amount of fluorescence-labeled germ cells. First, the testis was dissociated and then tested on a flow cytometer to analyze its fluorescence intensity distribution.
As a result, as shown in FIG. 6 (FIG. 6: Fluorescence intensity distribution of dissociated testis cells. Only germ cells express the GFP gene to specifically fluoresce to form a fluorescence-positive cell population). A clear graph was obtained, and a cell population with a clearly high fluorescence intensity was recognized.
【0042】そこで、これらの強い蛍光を発している細
胞のみを分取したところ、全ての細胞において緑色蛍光
が観察され、これらの細胞が生殖細胞であることが示唆
された(図7(参考写真5参照):セルソーターにより
単離した精巣由来の生殖細胞。全細胞が蛍光を発してい
る;左:明視野像、右:蛍光像)。次に、精巣を用いて
設定された条件を用いて、始原生殖細胞の精製を試み
た。セルソーターを用いた細胞の分取においては、供試
する細胞懸濁液中における目的細胞(この場合は始原生
殖細胞)の濃度が高ければ高いほど、高回収効率が期待
できる。そこで、ニジマス胚全体を用いるのではなく、
孵化胚から始原生殖細胞を含む生殖隆起のみを大量に回
収した。この生殖隆起は極めて微細な組織であるが、前
述のようにニジマス孵化胚は他の魚種と比較して極めて
大きいため(ニジマス卵はサケの卵であるイクラ同様の
大きさであり、その孵化稚魚は全長1.5cm程度であ
る)、実体顕微鏡下で解剖が可能である。さらに生殖隆
起内に含まれる始原生殖細胞は緑色蛍光を発しているた
め、実体蛍光顕微鏡を用いると、緑色蛍光を目印にして
容易に生殖隆起を単離することができた(図8;参考写
真6参照)。Then, when only those cells that emit strong fluorescence were collected, green fluorescence was observed in all cells, suggesting that these cells were germ cells (Fig. 7 (reference photograph). 5)): Testicular-derived germ cells isolated by a cell sorter, all cells fluoresce; left: bright field image, right: fluorescence image). Next, we attempted to purify the primordial germ cells using the conditions set using testis. In cell sorting using a cell sorter, the higher the concentration of the target cells (primer germ cells in this case) in the cell suspension to be tested, the higher the recovery efficiency can be expected. So instead of using the whole rainbow trout embryo,
Only large numbers of genital ridges containing primordial germ cells were recovered from hatched embryos. This reproductive ridge is an extremely fine tissue, but as described above, the rainbow trout hatching embryo is extremely large compared to other fish species (rainbow trout eggs are the same size as salmon eggs, salmon roe, Fry is about 1.5 cm in total length) and can be dissected under a stereoscopic microscope. Furthermore, since the primordial germ cells contained in the genital ridge emit green fluorescence, it was possible to easily isolate the genital ridge using the green fluorescence as a marker using a stereoscopic fluorescence microscope (Fig. 8; reference photograph). 6).
【0043】得られた生殖隆起はタンパク質分解酵素で
バラバラになるまで解離し、セルソーターに供試した。
精巣細胞で行った実験と同一の方法で細胞分取を行った
ところ、精巣細胞と同様に蛍光強度の強い細胞集団が認
められたので、この集団を分取した。得られた細胞は顆
粒を多く含む大型の円形細胞であり、大型の核を有する
という始原生殖細胞の形態的特徴を良く示していた。さ
らに、これらの蛍光陽性細胞と陰性細胞からmRNAを
抽出し、vasa遺伝子の発現を調査した結果、蛍光陽
性細胞にのみvasa遺伝子の発現が認められた。以上
のように、その形態および遺伝子発現パターンから考え
て、本実験で得られた細胞は間違いなく始原生殖細胞で
あると考えられた。本実施例の方法により、約20尾の
ニジマス孵化稚魚から500個程度の始原生殖細胞を精
製することができる。The resulting genital ridges were dissociated with a protease to separate them, and then subjected to a cell sorter.
When the cells were sorted by the same method as the experiment performed on the testis cells, a cell population with a high fluorescence intensity was recognized like the testis cells, and thus this population was sorted. The obtained cells were large round cells containing a large amount of granules, and showed well the morphological characteristics of primordial germ cells having large nuclei. Furthermore, as a result of extracting mRNA from these fluorescence positive cells and negative cells and examining the expression of vasa gene, the expression of vasa gene was observed only in the fluorescence positive cells. As described above, in view of its morphology and gene expression pattern, the cells obtained in this experiment were definitely considered to be primordial germ cells. By the method of this example, about 500 primordial germ cells can be purified from about 20 rainbow trout hatching juveniles.
【0044】[分離した始原生殖細胞のニジマス初期胚
での分化誘導]
(分離始原生殖細胞のニジマス初期胚への導入)上記方
法により分離した、ニジマスのvasa遺伝子の発現調
節領域にオワンクラゲ由来のGFP遺伝子を接続し、可
視化したニジマスの始原生殖細胞を、宿主ニジマスの初
期胚に導入した。このGFP遺伝子を導入したニジマス
は、始原生殖細胞が特異的に緑色蛍光を発するため、生
きた個体内で可視化することができる。ニジマスの初期
胚への始原生殖細胞の導入は、ニジマスの孵化前後の胚
(水温10℃で飼育した場合、受精後30−40日の
胚、孵化は受精後32日)から、前記の方法で単離した
始原生殖細胞10個程度を、マイクロインジェクターに
装着したガラス製のマイクロピペットで吸引し、同じ発
生段階のニジマス個体の腹腔内腸管膜裏側に移植した
(図9;参考写真7参照)。なお、このステージの胚は
約50個の始原生殖細胞を保持している。この際、腸管
膜の手前側に移植すると移植した細胞が腹腔内の内圧に
より胚体外に漏出し、移植効率が悪い。[Induction of Differentiation of Isolated Primordial Germ Cells in Early Rainbow Trout Embryos] (Introduction of Isolated Primordial Germ Cells into Early Rainbow Trout Embryos) The GFP derived from Owan jellyfish is introduced into the expression control region of the vasa gene of rainbow trout isolated by the above method. The primordial germ cells of the rainbow trout, which were connected with genes and visualized, were introduced into the early embryo of the host rainbow trout. The rainbow trout introduced with this GFP gene can be visualized in a living individual because the primordial germ cells specifically emit green fluorescence. The introduction of primordial germ cells into the early embryos of rainbow trout is carried out from the embryos of the rainbow trout before and after hatching (in case of breeding at a water temperature of 10 ° C., embryos 30-40 days after fertilization, hatching 32 days after fertilization) by the above-mentioned method. About 10 isolated primordial germ cells were aspirated with a glass micropipette attached to a microinjector and transplanted to the inside of the peritoneal intestinal membrane of a rainbow trout individual at the same developmental stage (see FIG. 9; reference photograph 7). The embryo at this stage retains about 50 primordial germ cells. At this time, if transplanted on the front side of the intestinal membrane, the transplanted cells leak out of the embryo due to internal pressure in the abdominal cavity, resulting in poor transplant efficiency.
【0045】(移植した始原生殖細胞の生殖細胞系列へ
の分化誘導)初期発生段階のニジマス個体の腹腔内腸管
膜裏側に移植した始原生殖細胞は、自発的に未熟生殖腺
に向かって移動を開始し、そこで生殖腺内に取り込まれ
る(図10;参考写真8参照)。移植後、30日で、移
植した始原生殖細胞が生殖腺内へ移動しているのが観察
された(図11;参考写真9参照)。その後、移植した
始原生殖細胞は、生殖腺内で、1箇所に固まって存在
し、細胞分裂しているのが観察された(図12;参考写
真10参照)。更に、移植した始原生殖細胞は、宿主生
殖腺内で効率よく増殖し、6ヶ月後には、精巣において
精原細胞に(図13;参考写真11参照)、卵巣におい
て卵原細胞・卵母細胞に(図14;参考写真12参照)
分化誘導しているのが観察された。これらの卵母細胞や
精原細胞は、卵子又は精子に分化するので、これらの生
殖細胞を用いることにより、新しいニジマス個体を作製
することができる。(Induction of Differentiation of Transplanted Primordial Germ Cells into Germ Lines) The primordial germ cells transplanted to the lining of the peritoneal intestinal membrane of rainbow trout individuals at an early stage of development spontaneously start migration toward the immature gonad. , And then taken into the gonad (see FIG. 10; reference photograph 8). At 30 days after transplantation, it was observed that the transplanted primordial germ cells migrated into the gonad (FIG. 11; see reference photograph 9). After that, it was observed that the transplanted primordial germ cells were present in one place in the gonad, being solidified and undergoing cell division (see FIG. 12; reference photograph 10). Furthermore, the transplanted primordial germ cells proliferate efficiently in the host gonads, and after 6 months, become spermatogonia in the testis (see FIG. 13; reference photograph 11) and oocytes / oocytes in the ovary ( (See Figure 14; Reference Photo 12)
It was observed that differentiation was induced. Since these oocytes and spermatogonia differentiate into eggs or sperms, new rainbow trout individuals can be prepared by using these germ cells.
【0046】[分離した始原生殖細胞のヤマメ初期胚で
の分化誘導]
(分離始原生殖細胞のヤマメ初期胚への導入)上記方法
と同様にして、ニジマスのvasa遺伝子の発現調節領
域にオワンクラゲ由来のGFP遺伝子を接続し、可視化
したニジマスの始原生殖細胞を、異種個体である宿主ヤ
マメの初期胚に導入した。このGFP遺伝子を導入した
始原生殖細胞は特異的に緑色蛍光を発するため、生きた
ヤマメ個体内で可視化することができる。ヤマメの初期
胚への始原生殖細胞の導入は、ニジマスの孵化前後の胚
(水温10℃で飼育した場合、受精後30−40日の
胚、孵化は受精後32日)から、前記の方法で単離した
始原生殖細胞10個程度を、マイクロインジェクターに
装着したガラス製のマイクロピペットで吸引し、同じ初
期発生段階のヤマメ個体の腹腔内腸管膜裏側に移植し
た。[Induction of Differentiation of Separated Primordial Germ Cells in Early Chickpea Embryos] (Introduction of Separated Primordial Germ Cells into Early Chickpea Embryos) In the same manner as the above method, the expression control region of the rainbow trout vasa gene was derived from Owan jellyfish. The primordial germ cells of the rainbow trout, which were ligated with the GFP gene and visualized, were introduced into the early embryo of the host yamame trout, which is a heterogeneous individual. Since the primordial germ cells into which the GFP gene is introduced specifically emits green fluorescence, it can be visualized in a living yamame trout. The introduction of primordial germ cells into the early embryos of yamame trout is carried out from the embryos of the rainbow trout before and after hatching (in case of breeding at a water temperature of 10 ° C, embryos 30-40 days after fertilization, hatching 32 days after fertilization) by the above-mentioned method About 10 isolated primordial germ cells were aspirated with a glass micropipette attached to a microinjector, and transplanted to the inside of the peritoneal intestinal membrane of a yamame individual at the same early stage of development.
【0047】(移植した始原生殖細胞の生殖細胞系列へ
の分化誘導)初期発生段階のヤマメ個体の腹腔内腸管膜
裏側に移植した始原生殖細胞は、自発的に未熟生殖腺に
向かって移動を開始し、そこで生殖腺内に取り込まれ
る。移植後、60日目において、移植した始原生殖細胞
が生殖腺中の生殖隆起へ移動し、生殖隆起内に取り込ま
れて、更に増殖しているのが観察された(図15(参考
写真13参照);図中の矢印はヤマメ宿主の生殖腺中に
観察されたニジマス由来の生殖細胞を示す。)。その
後、移植した始原生殖細胞は、宿主生殖腺内で効率よく
増殖し、精巣において精原細胞に、卵巣において卵原細
胞・卵母細胞に分化誘導しているのが観察された。これ
らの卵母細胞や精原細胞は、ヤマメ個体内で、卵子又は
精子に分化するので、これらの生殖細胞を用いることに
より、新しいニジマス個体を作製することができる。(Induction of Differentiation of Transplanted Primordial Germ Cells into Germ Lines) The primordial germ cells transplanted to the lining of the intestinal membrane of the abdominal trout at the early stage of development spontaneously started to migrate toward the immature gonad. , Where it is taken up in the gonad. At 60 days after transplantation, it was observed that the transplanted primordial germ cells migrated to the genital ridge in the gonad, were taken into the genital ridge, and were further proliferating (see FIG. 15 (reference photograph 13)). The arrow in the figure indicates a rainbow trout-derived germ cell observed in the gonad of the trout host.). Then, it was observed that the transplanted primordial germ cells proliferated efficiently in the host gonads and were induced to differentiate into spermatogonia in the testis and oocyte / oocyte in the ovary. Since these oocytes and spermatogonia differentiate into eggs or sperms within the yamame trout individuals, new rainbow trout individuals can be created by using these germ cells.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明の方法は、胚性幹細胞(ES細
胞)から、生殖細胞系列への分化が困難な魚類のような
脊椎動物において、始原生殖細胞を用いて、これを脊椎
動物の初期胚へ移植することにより、魚類のような脊椎
動物においても、生殖細胞系列への分化誘導を可能と
し、更には個体の形成を可能とするものである。本発明
の方法を用いれば、魚類のような脊椎動物において、そ
の増殖や育種が可能となり、種々の技術への利用を可能
とする。例えば、(1)分離した始原生殖細胞を、異種
系統や異種の宿主個体に移植して、魚類等の借り腹とし
ての利用を可能とする。この方法により、マグロのよう
な巨大な種の始原生殖細胞を小型の近縁種に移植するこ
とで、小型水槽でマグロの種苗生産も可能とすることが
できる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The method of the present invention uses a primordial germ cell in a vertebrate such as a fish, which is difficult to differentiate from an embryonic stem cell (ES cell) into a germline, and uses this as an early vertebrate animal. By transplanting into an embryo, even in a vertebrate such as a fish, it is possible to induce differentiation into a germ cell line and further form an individual. By using the method of the present invention, vertebrates such as fish can be propagated and bred, and can be used for various techniques. For example, (1) the isolated primordial germ cells can be transplanted to a heterologous strain or a heterogeneous host individual to be used as a litter of fish or the like. By this method, it is possible to produce tuna seedlings in a small aquarium by transplanting primordial germ cells of a huge species such as tuna into a small related species.
【0049】また、(2)希少種、絶滅危惧種の始原生
殖細胞を凍結保存し、必要な時に飼育が容易な近縁種に
移植することにより、魚類等の脊椎動物の遺伝子資源の
保存への利用を可能とすることができる。また、(3)
単離した始原生殖細胞からタンパク質、核酸を抽出し解
析することで、この細胞で発現している遺伝子・タンパ
ク質の同定が可能になり、単離した始原生殖細胞の分子
生物学的・生化学的解析への利用を可能とすることがで
きる。また、(4)分離した始原生殖細胞をin vi
troで遺伝的改変を施した後、宿主個体内に移植し、
卵・精子に分化させ、受精することで、魚類等の脊椎動
物の育種(品種改良)への利用を図ることができる。更
に、(5)始原生殖細胞に対して遺伝子ターゲティング
を行った後、上記の方法で始原生殖細胞を個体に変換す
ることで、例えば、当該遺伝子の機能が破壊されたノッ
クアウト魚や、さらには当該遺伝子の配列を改変したノ
ックイン魚を作出することが可能となり、魚類等の脊椎
動物の遺伝子機能解析への利用が可能となる。(2) To preserve the genetic resources of vertebrates such as fish by cryopreserving primordial germ cells of rare species and endangered species and transplanting them to related species that can be easily reared when necessary. Can be available. Also, (3)
By extracting and analyzing proteins and nucleic acids from the isolated primordial germ cells, it becomes possible to identify the genes and proteins expressed in these cells, and the molecular biology and biochemistry of the isolated primordial germ cells can be identified. It can be used for analysis. In addition, (4) the isolated primordial germ cells in vivo
After genetic modification in tro, transplanted into the host individual,
By differentiating into eggs / sperms and fertilization, it can be used for breeding (breeding improvement) of vertebrates such as fish. Furthermore, (5) by performing gene targeting on the primordial germ cells and then converting the primordial germ cells to an individual by the above-mentioned method, for example, knockout fish in which the function of the gene is disrupted, and further, the gene It becomes possible to produce a knock-in fish in which the sequence of is modified, and it can be used for gene function analysis of vertebrates such as fish.
【図1】本発明の実施例において、ニジマス発眼胚での
vasa遺伝子発現細胞において、vasaアンチセン
スRNAをプローブに用いて行ったホールマウントin
situハイブリダイゼーションの結果を示す図であ
る。FIG. 1 shows a whole mount in which vasa antisense RNA was used as a probe in a vasa gene-expressing cell in a rainbow trout eyed embryo in an example of the present invention.
It is a figure which shows the result of in situ hybridization.
【図2】本発明の実施例において、ニジマス孵化胚にお
いてvasa mRNAの発現を確認するために、va
saアンチセンスRNAをプローブにし、組織切片に対
してin situハイブリダイゼーションを行った結
果を示す図である。[Fig. 2] In the example of the present invention, in order to confirm the expression of vasa mRNA in rainbow trout hatching embryos, va
It is a figure which shows the result of having performed in situ hybridization with respect to a tissue section using sa antisense RNA as a probe.
【図3】本発明の実施例において、始原生殖細胞の可視
化のために用いた組換え遺伝子の構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the structure of a recombinant gene used for visualization of primordial germ cells in the example of the present invention.
【図4】本発明の実施例において、vasa遺伝子の転
写調節領域により制御されるGFP遺伝子の導入により
始原生殖細胞が特異的に緑色蛍光を発している遺伝子導
入ニジマスの孵化稚魚の写真を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a photograph of hatched fry of transgenic rainbow trout in which primordial germ cells specifically emit green fluorescence due to the introduction of a GFP gene controlled by the transcriptional regulatory region of the vasa gene in the example of the present invention. Is.
【図5】本発明の実施例において、vasa遺伝子の転
写調節領域により制御されるGFP遺伝子を導入したニ
ジマス1年魚の生殖腺(左:卵巣、右:精巣)におい
て、生殖細胞が緑色の蛍光を発している状態を示す図で
ある。FIG. 5 shows that in the example of the present invention, germ cells emit green fluorescence in the gonads (left: ovary, right: testis) of a rainbow trout first year fish introduced with a GFP gene controlled by the transcriptional regulatory region of the vasa gene. It is a figure showing the state where it is.
【図6】本発明の実施例において、解離した精巣細胞の
蛍光強度分布の状況を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a situation of fluorescence intensity distribution of dissociated testis cells in the example of the present invention.
【図7】本発明の実施例において、セルソーターにより
単離した精巣由来の生殖細胞が、全細胞蛍光を発してい
る(左:明視野像、右:蛍光像)状況を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a situation in which testicular-derived germ cells isolated by a cell sorter emit whole-cell fluorescence (left: bright-field image, right: fluorescence image) in the example of the present invention.
【図8】本発明の実施例において、生殖隆起内に含まれ
る始原生殖細胞が緑色蛍光を発している実体蛍光顕微鏡
像である。FIG. 8 is a stereoscopic fluorescence microscope image showing that the primordial germ cells contained in the genital ridge emit green fluorescence in the example of the present invention.
【図9】本発明の実施例において、始原生殖細胞を、マ
イクロインジェクターに装着したガラス製のマイクロピ
ペットで吸引し、発生段階のニジマス個体の腹腔内腸管
膜裏側に移植している状況を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a situation in which primordial germ cells are aspirated by a glass micropipette attached to a microinjector and transplanted to the inside of the peritoneal intestinal membrane of a developing rainbow trout individual in an example of the present invention. Is.
【図10】本発明の実施例において、発生段階のニジマ
ス個体の腹腔内腸管膜裏側に移植した始原生殖細胞が、
自発的に未熟生殖腺に向かって移動を開始し、そこで生
殖腺内に取り込まれる状況を説明した図である。FIG. 10 shows that in the example of the present invention, primordial germ cells transplanted to the lining of the abdominal cavity of the rainbow trout individual,
It is a figure explaining the situation which spontaneously starts migration toward the immature gonad and is taken into the gonad there.
【図11】本発明の実施例において、腹腔内腸管膜裏側
に移植した始原生殖細胞が、未熟生殖腺に向かって移動
を開始し、移植後、30日で、移植した始原生殖細胞が
生殖腺内へ移動している状況の写真を示す図である。FIG. 11 shows that in the example of the present invention, the primordial germ cells transplanted to the inner side of the abdominal cavity of the abdominal cavity started to migrate toward the immature gonad, and 30 days after the transplantation, the primordial germ cells transplanted into the gonad. It is a figure which shows the photograph of the situation which is moving.
【図12】本発明の実施例において、移植した始原生殖
細胞が、生殖腺内で、1箇所に固まって存在し、細胞分
裂している状況の写真を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a photograph of a situation in which transplanted primordial germ cells are present in one group in the gonad and are undergoing cell division in the example of the present invention.
【図13】本発明の実施例において、移植した始原生殖
細胞が、宿主生殖腺内で効率よく増殖し、6ヶ月後に
は、精巣において精原細胞に分化誘導している状況の写
真を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a photograph of a situation in which transplanted primordial germ cells efficiently proliferate in the host gonad and induce differentiation into spermatogonia in testis after 6 months in the example of the present invention. is there.
【図14】本発明の実施例において、移植した始原生殖
細胞が、宿主生殖腺内で効率よく増殖し、6ヶ月後に
は、卵巣において卵原細胞・卵母細胞に分化誘導してい
る状況の写真を示す図である。FIG. 14 is a photograph showing a situation in which transplanted primordial germ cells efficiently proliferate in the host gonad and induce differentiation into oocytes / oocytes in the ovaries after 6 months in the example of the present invention. FIG.
【図15】本発明の実施例において、ヤマメの腹腔内腸
管膜裏側に移植したニジマス始原生殖細胞が、ヤマメ胚
内で、生殖隆起に移動し、生殖隆起内に取り込まれ、更
に増殖している様子を示す写真である。FIG. 15 shows that, in the example of the present invention, rainbow trout primordial germ cells transplanted to the inside of the abdominal cavity of the yamame trout migrate to the genital ridge in the yamame embryo and are taken into the genital ridge and further proliferated. It is a photograph showing the situation.
Claims (12)
主脊椎動物の初期胚に移植することを特徴とする分離始
原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法。1. A method for inducing differentiation of a separated primordial germ cell into a germ cell line, which comprises transplanting a separated primordial germ cell derived from a vertebrate into an early embryo of a host vertebrate.
発生段階の宿主脊椎動物の腹腔内腸管膜裏側への移植で
あることを特徴とする請求項1記載の分離始原生殖細胞
の生殖細胞系列への分化誘導方法。2. Reproduction of isolated primordial germ cells according to claim 1, wherein the transplantation into the early embryo of the host vertebrate is transplantation into the abdominal lining of the abdominal cavity of the host vertebrate in the early developmental stage. A method for inducing differentiation into a cell lineage.
椎動物の始原生殖細胞を可視化し、分離した始原生殖細
胞であることを特徴とする請求項1又は2記載の分離始
原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法。3. Reproduction of isolated primordial germ cells according to claim 1 or 2, wherein the isolated primordial germ cells derived from vertebrates are primordial germ cells obtained by visualizing vertebrate primordial germ cells. A method for inducing differentiation into a cell lineage.
殖細胞で特異的に発現している遺伝子の調節領域に、生
体中で始原生殖細胞を可視化しうるタンパク質をコード
するマーカー遺伝子を組込んだプラスミドを、脊椎動物
の受精卵の細胞質内に組込むことによって行われること
を特徴とする請求項3記載の分離始原生殖細胞の生殖細
胞系列への分化誘導方法。4. A marker gene encoding a protein capable of visualizing a primordial germ cell in a living body is incorporated into a regulatory region of a gene specifically expressed in a vertebrate germ cell for visualization of a primordial germ cell. 4. The method for inducing differentiation of isolated primordial germ cells into germ line according to claim 3, wherein said method is carried out by incorporating the said plasmid into the cytoplasm of fertilized vertebrate eggs.
いる遺伝子が、vasa遺伝子であり、生体中で始原生
殖細胞を可視化しうるタンパク質をコードするマーカー
遺伝子が、蛍光タンパク質FPをコードする遺伝子であ
ることを特徴とする請求項4記載の分離始原生殖細胞の
生殖細胞系列への分化誘導方法。5. The gene specifically expressed in vertebrate germ cells is vasa gene, and the marker gene encoding a protein capable of visualizing primordial germ cells in the living body encodes fluorescent protein FP. The method for inducing differentiation of isolated primordial germ cells into germ cells according to claim 4, which is a gene.
化誘導が、始原生殖細胞から、卵母細胞或いは精原細胞
への分化誘導、又は、更に卵子或いは精子への分化誘導
であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の
分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法。6. The method for inducing differentiation of a separated primordial germ cell into a germ cell line is to induce differentiation of a primordial germ cell into an oocyte or spermatogonia, or further into an egg or sperm. The method for inducing differentiation of isolated primordial germ cells into a germ cell line according to any one of claims 1 to 5.
主脊椎動物とは異系統又は異種の脊椎動物由来の始原生
殖細胞であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか
記載の分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方
法。7. The isolated primordial germ cell derived from a vertebrate is a primordial germ cell derived from a vertebrate of a different strain or a different species from the host vertebrate. A method for inducing differentiation of primordial germ cells into germ cells.
椎動物から分離後、遺伝的に改変した始原生殖細胞であ
ることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の分離
始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法。8. The isolated primordial germ cell according to claim 1, wherein the isolated primordial germ cell derived from a vertebrate is a genetically modified primordial germ cell isolated from a vertebrate. Method for inducing germ line differentiation into the germ line.
由来の分離始原生殖細胞であり、該分離始原生殖細胞の
宿主脊椎動物の初期胚への移植が、魚類宿主の初期胚へ
の移植であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
記載の分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方
法。9. The isolated primordial germ cell derived from a vertebrate is an isolated primordial germ cell derived from a fish, and the transplantation of the isolated primordial germ cell into the early embryo of the host vertebrate is performed in the early embryo of a fish host. The method for inducing differentiation of the isolated primordial germ cells into a germ cell line according to any one of claims 1 to 8.
ら分離した始原生殖細胞であり、及び/又は宿主の初期
胚への移植が孵化前後の発生段階にある宿主の腹腔内腸
管膜裏側への移植であることを特徴とする請求項9記載
の分離始原生殖細胞の生殖細胞系列への分化誘導方法。10. The isolated primordial germ cells are primordial germ cells separated from embryos before and after hatching, and / or transplantation to the early embryos of the host is to the inside of the peritoneal intestinal membrane of the host in the developing stage before and after hatching. 10. The method for inducing differentiation of isolated primordial germ cells into germ line according to claim 9, wherein
を、魚類の異種個体の卵子及び/又は精子の形成に用
い、魚類の生殖細胞を調製することを特徴とする魚類の
増殖方法。11. A method for proliferating fish, which comprises using the method for inducing differentiation according to claim 9 or 10 for forming eggs and / or sperm of a heterogeneous individual of fish to prepare germ cells of fish.
を、遺伝的に改変した魚類の始原生殖細胞に適用し、遺
伝的に改変した魚類の卵子及び/又は精子を形成して、
遺伝的に改変した魚類を調製することを特徴とする魚類
の育種方法。12. The method for inducing differentiation according to claim 9 or 10 is applied to primordial germ cells of genetically modified fish to form genetically modified ova and / or sperm of fish,
A method for breeding a fish, which comprises preparing a genetically modified fish.
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