Lineage dynamics and heterogeneity of primordial germ cells contributing spermatogenesis

促进精子发生的原始生殖细胞的谱系动力学和异质性

基本信息

批准号：
19J00410
负责人：
池田達郎
金额：
$ 3.08万
依托单位：
National Institute for Basic Biology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2020年度末に実施したSequelシーケンシングのデータ解析から、次の2点を示唆する結果が得られた。（1）初期の数十個の始原生殖細胞（PGCs）、および精巣に入った数千個のPGCsをバーコード標識して追跡した場合、個々のPGCに由来する子孫細胞（PGCクローン）の種類数は胎仔から成体まで大きく変化しない。したがって、先行研究で提唱されていた大規模なクローンの削減は生じておらず、系譜の多様性が成体まで維持されている。（2）初期のPGCsに由来するクローンは胎仔期に不均一に拡大し、生じた個々のPGCクローンの相対頻度（PGCクローンサイズ）の不均一性は成体まで継続して保持される。また、初期PGCsをバーコーディングし性成熟した雄を複数の雌と交配して、産仔に現れるバーコードを測定する実験を2020年度から継続していた。雄が一年齢に達するまで産仔を得たのち、父親の精巣を取得して精子幹細胞およびバルク精巣細胞に含まれるバーコードをSequelシーケンシングした。父親精巣と仔のバーコードを比較した結果、次の結果が得られた。（1）精巣に含まれるバーコードのうち1/2~1/3が仔に現れた。（2）PGCクローンサイズは、精子幹細胞、バルク精巣（主に精子）、および産仔の間で非常に強く相関した。この結果は、（1）多様なPGCクローンに由来する仔が生じる一方で、（2）精子幹細胞で高い占有を示すPGCクローンは比例的に多数の精子を産生し、結果として多数の次世代の仔に寄与する、ことを強く示唆している。以上のバーコードデータの数理的評価に必要な、胎仔精巣中のPGC数を画像解析で定量する実験系も、共同研究により完成し測定を開始している。他方で、当初計画していたバーコードと遺伝子発現のシングルセル同時測定は、マウスおよび機器の搬入の遅れから条件検討のみ達成できた。遠からずクローンと相関する遺伝子発現を探索できるに違いない。

在2020财政年度结束时进行的续集测序的数据分析给出了以下两个点：（1）何时数十个早期原始生殖细胞（PGC）和成千上万的PGC进行了跟踪的睾丸跟踪，并使用条形码标签进行了带有条形码标签的类型，从而源于成年人的类型（PGC Clone）的数量不大。因此，在先前研究中提出的大规模克隆还原尚未发生，即使在成年人中，谱系多样性也可以保持。（2）源自早期PGC的克隆在胎儿阶段在异质上膨胀，以及发生的单个PGC克隆的相对频率（PGC克隆大小）的异质性持续保持直至成年。此外，自2020年以来，实验一直在继续进行，其中早期的PGC是条形码的，性成熟的雄性与多个女性交配，以测量出现在犊牛中的条形码。雄性出生直到达到一个年龄后，获得了父亲的睾丸，并在精子干细胞中包含的条形码和大量睾丸细胞进行了续集。比较父亲睾丸和幼犬的条形码给出了以下结果：（1）睾丸中包含的条形码的1/2至1/3出现。（2）PGC克隆大小在精子干细胞，大量睾丸（主要是精子）和小牛之间高度相关。这些结果强烈表明（1）源自多种PGC克隆的幼崽，而（2）PGC克隆在精子干细胞中表现出高占用率的PGC克隆会产生成比例的精子，从而产生大量的下一代幼犬。通过图像分析来量化胎儿睾丸中PGC的数量的实验系统，这对于上述条形码数据的数学评估是必不可少的，也已经通过联合研究和测量完成。另一方面，最初计划的条形码和基因表达的同时测量仅是由于延迟小鼠和设备的延迟而实现的。必须可以立即搜索与克隆相关的基因表达。