第1回 動物性集合胚の取扱いに関する作業部会

ブタへの理解を深めるために

大西彰独立行政法人農業生物資源研究所

医用モデルブタ研究開発ユニット

2013年12月19日

資料3-2

1

マウス ブタ ヒト

性周期(日） 3 21 28

妊娠期間(日） 21 114 266

性成熟期 8週間 7ヶ月 10代前半

繁殖形態の比較

2

1

卵管

子宮角

体外培養可能

集合胚作製時期

胚移植可能

ブタ胚の発生ｰ１3

12日齢 13日齢

14.5日齢 15日齢 16日齢

14日齢

原始線条完成 神経管開放 体節形成

17～18日齢5mm

18～19日齢7.5㎜

24日齢15㎜

28日齢20㎜

着床

ブタ胚の発生ｰ２4

ブタ膵臓の発生過程 （28日齢？）5

サル ヒト マウス

扁平 扁平 ドーム状

生存性 単一では不可 単一では不可 単一で可

増殖性 遅い 遅い 早い

分化抑制 LIF非依存 LIF非依存 LIF依存

多分化能 低い 低い 高い

遺伝子導入効率 悪い 悪い 良い

○×

×

霊長類とヒトのES細胞の比較

6

ブタＥＳ細胞作出の試み

マウスＥＳ細胞

胚盤胞

内部細胞塊

マウスに類似するES細胞は得られない。霊長類に類似するES細胞が得られる。

7

キメラブタの作出 Onishi et.al. Biol Reorod. 1994 Dec;51(6):1069-758

ミトコンドリアDNAによるキメリズムの判定

Onishi et.al. Biol Reorod. 1994 Dec;51(6):1069-75 9

Nature. 1984 Feb 16-22;307(5952):637-8.Experimental chimaeras--removal of reproductive barrier between sheep and goat.Meinecke-Tillmann S, Meinecke B.AbstractFollowing reciprocal embryo transfer between sheep and goats, the embryo of the foreign species is able to induce early pregnancy but the embryos do not survive beyond the first weeks of gestation. Similar results have been obtained from hybridization experiments on sheep and goats. While the causes for early embryonic death of hybrid eggs from donor sheep are unknown, the reciprocal event has been associated with immunological implications. As a means of overcoming the reproductive barrier between sheep and goats, we have transferred interspecific chimaeric embryos. We report here the birth of a goat kid from a sheep mother

Nature. 1984 Feb 16-22;307(5952):634-6.Interspecific chimaerism between sheep and goat.Fehilly CB, Willadsen SM, Tucker EM.AbstractIn rodents, chimaeric blastocysts produced by combining embryonic cells of two different species have been used in investigations of cell lineage and interaction during development (Mus musculus-Rattus norvegicus, M. musculus-Clethrionomys glareolus, M. musculus-Mus caroli). However, interspecific chimaerism also offers new approaches to the study of reproductive incompatibilities between species and may even allow such incompatibilities to be neutralized, thus improving the chances of successful hybridization and interspecific embryo transplantation. We report here the production of sheep-goat chimaeras by embryo manipulation and the use of interspecific chimaerismto allow successful interspecific embryo transplantation in sheep and goats.

異種間キメラ ヒツジ←→ヤギ

10

Dev Biol. 1988 Oct;129(2):586-9.Interspecific melanocyte chimaeras made by introducing rat cells into postimplantation mouse embryos in utero.Kajiwara Y, Inouye M, Kuwana T, Fujimoto T.SourcePathology Section, National Institute for Minamata Disease, Kumamoto, Japan.AbstractDissociated cells of whole midgestation rat embryos were injected into implanted albino mouse embryos on Day 8.5 of gestation in utero. This successfully produced viable interspecific chimaeras which were found to have pigmented hairs. Two of them had many pigmented hairs covering a large area of their bodies, including a forelimb and a hindlimb. The fact that some of the introduced rat cells differentiated into functional melanocytes suggests that embryonic cells of both species were able to interact with each other normally and that the foreign cells were kept from maternal immunological assault.

異種間キメラ マウス←→ラット

ラット胚細胞をマウス胎児に移植→毛色キメラ誕生

11

キメラ作出のステージ

初期胚 胎児 新生児

導入細胞の状態未分化状態

(キメラ能保持）分化状態 分化状態

導入後の分化制御 困難 容易 容易

免疫寛容の程度 高 中 低

技術的難易度 容易 困難 中程度

その他クローン規制法

下にあるヒト細胞の寄与

率は低い受入れ側の免疫不全が必須

ヒト化に向けたキメラ動物作出のステージ別比較

12

免疫不全マウスの開発

NSGマウス(2005)

NOD-scidマウス(1995)

Il2rg-KOマウス(1995)

ヌードマウス(1962)

SCID マウス (1983)痩せ型糖尿病マウスNOD マウス（1985)

T細胞欠損

T細胞・B細胞欠損

マクロファージ､樹状細胞機能不全補体活性減退

NOGマウス(2002)

T細胞・B細胞NK細胞欠損

T細胞・B細胞・NK細胞欠損マクロファージ、樹状細胞機能不全

補体活性減退13

体細胞クローンブタの作出法

除核

体細胞核の注入 電気活性化刺激

胚移植

クローンブタ

ランドレース 梅山豚

線維芽細胞

Onishi et.al. Science 2000

14

免疫不全ブタの開発

骨髄移植により長期の生存が可能となった免疫不全ブタ

免疫器官である胸腺がない 抗体を作ることができない

免疫不全ブタの特徴

クローン技術と遺伝子組換え技術を用いて、Il2rg遺伝子のノックアウトにより免疫機能を持たない免疫不全ブタの開発に世界で初めて成功。

Suzuki et al. Cell Stem Cell. 2012 10: 753-758

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