貢獻者：名古屋大學、九州大學、國立遺傳學研究所
【本研究要點】
我們發現，對於保存雞遺傳資源至關重要的原始生殖細胞（PGC）的體外培養和細胞系形成效率（註 1）與逆轉錄病毒樣基因 ENS-1/ERNI 的表達量相關。
在 PGC 中，我們發現使用 CRISPRi（註 2）抑制 ENS-1/ERNI 調控序列「SopranoLTR」（註 3）會降低參與維持細胞穩態的基因的表達，從而導致 DNA 損傷引起的異常細胞週期停滯和增殖減少。
我們發現，當將 SopranoLTR 表現受到抑制的 PGC 移植到早期雞胚中時，它們無法正常發育。
【研究概要】
雞是世界上最重要的家畜，擁有許多地域性品種，例如名古屋雞，因此保護其遺傳資源至關重要。然而，與哺乳動物不同，鳥類擁有大量的蛋黃和蛋殼，這使得受精卵的冷凍保存變得困難。因此，人們正在考慮一種替代方案：冷凍保存原始生殖細胞（PGCs），即體外培養的生殖幹細胞，並在需要時將其移植到其他個體的胚胎中以再生下一代。然而，如何從某些品種或雌性個體的胚胎中穩定培養和建立PGCs品系仍然是一個挑戰。
因此，由名古屋大學生物農業科學研究生院奧崎雄也助理教授和西島健一教授領導的研究小組，與九州大學理學部齋藤大輔教授以及國立遺傳學研究所分子生命史研究室川口茜助理教授合作，對不同雞品種的原始生殖細胞（PGC）的基因表達進行了全面分析。結果表明，基因組中源自逆轉錄病毒的基因「ENS-1/ERNI」及其調控序列「SopranoLTR」可能在PGC胚胎的正常發育及其對體外培養環境的適應中發揮重要作用。
這項研究不僅闡明了禽類生殖細胞發育中先前未知的分子機制，也有望提高瀕危鳥類和珍貴雞種遺傳資源備份技術的效率。該研究成果將於2026年7月17日發表在國際學術期刊《iScience》（線上預印本已於2026年6月24日發布）。
【研究背景與內容】
動物基因組包含多種源自「轉座子」（註4）和逆轉錄病毒的序列，這些序列在演化過程中整合到宿主基因組中。尤其是在哺乳動物中，基因組中近一半的序列都源自轉座子。先前，人們一直認為這些序列只是基因組中的「垃圾」和寄生序列，但最近的研究表明，它們參與調控動物的發育和細胞功能。另一方面，鳥類具有獨特的特徵，大多數鳥類物種中轉座子在基因組中所佔比例不到1%，因此人們對它們是否像其他脊椎動物一樣具有轉座子介導的基因調控機制尚不完全了解。
本研究重點關注的「SopranoLTR」在雞基因組中存在超過1,000個拷貝，其中一些拷貝包含一個逆轉錄病毒樣基因，該基因編碼一種名為「ENS-1/ERNI」的特定蛋白質。雖然已知ENS-1/ERNI蛋白在早期雞胚胎和神經祖細胞中特異性表達，但這些因子在生殖細胞發育和功能維持中的作用仍然是個謎。
研究小組旨在闡明決定雞原始生殖細胞（PGCs）體外培養成敗的因素。首先，他們從名古屋大學生物農業科學研究生院禽類生物科學研究中心飼養的不同雞品種中分離培養PGCs，並利用RNA測序（註5）全面比較了它們的菌株建立效率和基因表現。結果發現，在易於建立菌株的品種中，ENS-1/ERNI及其調控序列SopranoLTR的高表達與難以建立菌株的品種中該基因的低表達相關。
因此，為了研究此基因和序列的功能，我們利用CRISPRi技術抑制了原始生殖細胞（PGCs）中SopranoLTR的功能，並抑制了ENS-1/ERNI基因的表達。我們對這些細胞進行了RNA-seq的全面基因表現分析，結果顯示，負責細胞蛋白質合成的核醣體以及參與氧化磷酸化（產生能量）的基因表現均降低，顯示細胞穩態受損。此外，當使用藥物誘導細胞DNA損傷時，正常的PGCs會透過活化強大的DNA修復系統而存活，而功能被抑制的PGCs則出現異常的細胞週期阻滯和增殖能力下降。
除了這些體外實驗外，當將SopranoLTR功能受到抑制的原始生殖細胞（PGCs）移植到雞胚囊胚中（註6），並將胚胎培養2.5天后，與對照組相比，囊胚中PGCs在生殖嵴（未來將發育為卵巢和睪丸）中正確建立的比例顯著降低。這表明Soprano和ENS-1/ERNI在PGC發育中，尤其是在胚胎發育早期階段，起著至關重要的作用。
這些研究結果表明，在進化過程中從病毒獲得的基因和調控序列被納入禽類生殖細胞正常發育的必要元素，並且可能在PGC的體外培養中發揮重要作用。
【結果意義】
我們提出了一種新的生命現像模型，其中逆轉錄病毒衍生的轉座子（通常被認為是基因組的寄生序列）與鳥類的宿主基因組共同進化，並支持生殖細胞的發育和存活，而生殖細胞對生命至關重要。
從實際應用角度來看，這為穩定擴增珍貴放養雞品種（這些品種極難建立為品系）以及雌性胚胎來源的原始生殖細胞（PGCs）提供了理論基礎。未來，透過優化化合物和培養條件以人工增強ENS-1/ERNI和SopranoLTR的活性，有望建立高效的PGCs培養、冷凍保存和再生技術，包括來自其他禽類遺傳資源的PGCs。
本研究得到了科學研究補助金（JP22K15027；奧崎雄也，JP23K05798；西島健一）、國立資訊研究所戰略研究計畫（川口茜）以及文部科學省國家生物資源計畫（JPNBRP202205；西島健一）的資助。
【術語解釋】
註1）原始生殖細胞（PGC）：
這些是生殖細胞中最未分化的幹細胞，未來可以分化成精子和卵子，並將遺傳訊息傳遞給下一代。在許多鳥類中，它們在胚胎髮育的早期階段與其他體細胞分開發育，然後在胚胎的血液循環中循環，最終遷移到性腺。
註2）CRISPRi：
這種基因組編輯技術涉及在失去 DNA 切割活性的 Cas9 蛋白中添加基因表現抑制結構域，從而在不物理切割 DNA 序列的情況下抑制目標基因的表達。
註3）LTR（長末端重複序列）：
這些是逆轉錄病毒和逆轉錄轉座子兩端存在的鹼基序列。在宿主細胞內，它們可以作為啟動子或增強子（表達調控區域）發揮作用，開啟附近基因的表達。
註4）轉座子：
這些是“可移動基因”，它們可以在基因組內自由移動，基因組是生物體的藍圖。它們具有在基因組內移動的特性，其機制類似於電腦上的「複製貼上」（逆轉錄轉座子）或「剪貼」（DNA轉座子）。
註5）RNA定序：
這種分析技術利用新一代定序儀全面檢查給定細胞內表達的基因類型和數量。
註6）胚泡擴張層：
這指的是受精卵的早期發育階段，此時胚胎形成扁平的盤狀細胞層。母雞剛產下的卵就處於這個發育階段。這個階段的細胞尚未分化，具有分化成胎兒身體所有組織的潛能。然而，在雞隻中，只有生殖細胞已經完成分化，成為原始生殖細胞（PGCs），並與其他未分化的體細胞區分開來。
[論文資訊]
雜誌名稱：
科學
論文標題：
雞逆轉錄病毒樣基因 ENS-1/ERNI 和 Soprano LTR 參與原始生殖細胞發育。
作者：
奧崎佑也 1、川口茜 2、尾崎由美 1、植村武雄 1、齊藤大輔 3、西島健一 1
名古屋大學生物農學研究科
國家遺傳學研究所
九州大學理學研究生院
作者：
10.1016/j.isci.2026.116434
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https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/2026/07/post-1038.html