primordial germ cells (始原生殖細胞)の起源、移動、分化

PGCsの起源は、epiblast(胚盤葉上層)

始原生殖細胞は、外胚葉、中胚葉、内胚葉のどこから生じるのでしょうか?実は、それらのどれでもありません。なぜなら、三胚葉が形成されるよりも前に始原生殖細胞は発生して、胚の外側(卵黄嚢)へと移動して、三胚葉が形成される間、胚外にしばらく滞在しているからです。

  1. 生殖細胞の始まりの始まり 独立行政法人 理化学研究所 神戸研究所 発生・再生科学総合研究センター 2005年6月8日 哺乳類生殖細胞研究チームの斎藤通紀チームリーダーと大日向康秀研究員を中心とするグループは、Blimp1と呼ばれる転写抑制因子が、現在までに知られていた如何なる因子よりも早い段階でPGCの運命決定に働いていることを明らかにした。この研究は英米の研究機関と共同で行われ、英の科学誌Natureに6月5日付でオンライン先行発表された。

PGCが卵黄嚢から胚へ移動して戻るときのいきさきはgenital ridge(生殖腺になる場所)で、その部分は中胚葉由来です。つまり、「家」は中胚葉由来ですが、中に住む住人PGCsは、中胚葉由来ではない(外胚葉由来でも、内胚用由来でもない)のです。

卵黄嚢の表面にいるのか、それとも内側にいるのか知りたくてChatGPTに訊いてみたところ、どうやら内側のようです。

1. PGCsの発生と初期移動

PGCsはepiblast(胚盤葉上層)で発生し、発生後約2週間のヒト胚では卵黄嚢の内壁(posterior yolk sac endoderm)に移動します。この時点では、**胚の内胚葉(endoderm)**の内側に位置しており、上皮内(epithelial lining)の一部として存在しています

卵黄嚢からgenital ridgeに移動するわけですが、その際、胚の表面(外側)を通るのか、内側を通るのか疑問が湧きました。卵黄嚢の内側に存在していたのですから、きっと内側を通るのだろうと思ったら、ChatGPTの答えはその通りでした。もし肺の体の表面を移動するとしたら、どうやって表皮(上皮)組織を破って侵入するのだろうと思いましたが、最初から上皮の内側を通るので、そういう心配は無用でした。

2. 卵黄嚢からの移動

卵黄嚢からPGCsは中腸(hindgut)の後方を経由し、背側の中胚葉(dorsal mesentery)を通って胚体の内部に移動します。この過程でPGCsは上皮細胞層の外側に出て、胚体内の中胚葉組織(mesoderm)を移動することになります

3. genital ridgeへの移動

胚発生が進むと、PGCsは中胚葉を移動しながら、体幹の両側に位置する**genital ridge(生殖堤)**に向かいます。この時点では、内胚葉の外側、中胚葉の内側を移動していると考えてください。すなわち、中胚葉内を移動してgenital ridgeに到達します。

4. genital ridgeでの定着

genital ridgeに到達すると、PGCsは中胚葉内の間葉細胞(mesenchymal cells)と相互作用しながら、最終的に生殖腺(gonad)へと定着します。この過程でも、上皮の外側(中胚葉内)を移動していることになります。

まとめ

  • 卵黄嚢にいる段階では上皮の内側に存在。
  • 移動中(genital ridgeに向かう際)は上皮の外側(中胚葉内)を移動。
  • genital ridgeへの移動と定着は中胚葉内を通る。

生殖細胞の分化

  1. 生殖細胞の発生過程 京都大学 生体構造医学講座 機能微細形態学  生殖細胞は、運命決定後、移動中・生殖巣での増殖中に、そのエピゲノムを顕著にリプログラムします(エピゲノムリプログラミング)。例えば、形成直後のマウスPGCs(発生7日目頃)では、ゲノムワイドなCpG配列の約 70~80% がメチル化されていると考えられていますが、精原幹細胞や卵母細胞への分化を開始する直前のGonocytesや卵原細胞(発生13日目頃)では、そのレベルが 0% に近くなります。

参考

  1. ChatGPT 4o  https://chatgpt.com/
  2. Germ Cells, Mitosis and Meiosis by Peter Ward, PhD Lecturio動画