ほ乳類精子形成幹細胞の可視化と運命追跡による自己複製機構の解明

• Project/Area Number: 18051010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 吉田 松生 Kyoto University, 医学研究科, 助教 (60294138)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000); Fiscal Year 2007: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2006: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
• Keywords: マウス / 精子形成 / 幹細胞 / ニッチ / 血管 / 発生 / 自己複製 / 分化 / 生殖細胞 / 可視化 / 細胞分化 / 精原細胞

Research Abstract

本研究の目的は、マウス精巣における恒常的な精子形成を支えている幹細胞の実体を、幹細胞を同定し、その機能を明らかにし、更に精巣内での局在や増殖・分化の挙動を明らかにすることによって解明することである。
昨年度は、マウス精子形成の幹細胞である「未分化型精原細胞」の長期にわたる挙動をパルスラベル実験と移植を組み合わせて検討し、幹細胞には、実際に自己複製している細胞集団と、自己複製の能力を持ちながら普段は分化しており、幹細胞が失われたときにバックアップとして備える細胞集団があることを示唆する実験結果を得た(Dev.Cell 2007)。
本年度は、「未分化型精原細胞」の精細管内でふるまいを、タイムラプス連続撮影や3次元立体再構成を用いて検討した(Science 2007)。その結果、未分化型精原細胞は、血管や男性ホルモン産生細胞に近い領域に局在し、分化に伴ってここを離れ、精細管全域に散らばってくことを初めて明らかにした。この領域はニッチと考えられ、永く実体が謎に包まれているほ乳類の精子形成幹細胞ニッチの実体に迫る重要な知見である。さらに、血管パターンの変化にあわせてニッチも再編成される事も示唆された。精細管のニッチは、ショウジョウバエなどで知られる、発生過程で厳密に作られ固定されたニッチとは異なる戦略で作られていることがわかった。
いずれも、精子形成に留まらず、幹細胞研究全般に新しい重要な概念を与える研究成果である。

Research Products

• [Journal Article] マウス精子形成から見えてきた「しなやかな」幹細胞-ニッチシステム (2008)
  • Author(s): 吉田松生
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 未定(未定)
• [Journal Article] ほ乳類精子形成幹細胞研究の展開と展望 (2008)
  • Author(s): 吉田松生
  • Journal Title: 生化学 80 Pages: 9-13
  • NAID: 10021190711
• [Journal Article] 哺乳類精巣における精子形成幹細胞システム (2008)
  • Author(s): 吉田松生
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 52 Pages: 2080-2086
• [Journal Article] A vasculature-associated niche for undifferentiated spermatogonia in the mouse testis (2007)
  • Author(s): S. Yoshida, M. Sukeno and Y-i. Nabeshima
  • Journal Title: Science 317 Pages: 1772-1776
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stem cell heterogeneity: actual and potential stem cell compartments in the mouse spermatogenesis (2007)
  • Author(s): S. Yoshida, Y-i. Nabeshima, and T. Nakagawa
  • Journal Title: Annals NY Acad Sci. 1120 Pages: 47-58
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional identification of the actual and potential stem cell compartments in mouse spermatogenesis (2007)
  • Author(s): T.Nakagawa, Y-i.Nabeshima, S.Yoshida
  • Journal Title: Developmental Cell 12 Pages: 195-206
• [Journal Article] TBP-interacting protein 120b (TIP120B) /cullin-associated and neddylation-dissociated 2 (CAND2) inhibits SCF-dependent ubiquitination of myogenin and accelerates myogenic differentiaton (2007)
  • Author(s): S.Shiraishi, C.Zhou, T.Aoki, N.Sato, T.Chiba, K.Tanaka, S.Yoshida, Y.Nabeshima, Y-i.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 282 Pages: 9017-9028
• [Journal Article] Leukemia inhibitory factor enhances germ cell colony formation in neonatal mouse testis culture (2007)
  • Author(s): M.Kanatsu-Shinohara, K.Inoue, N.Ogonuki, H.Miki, S.Yoshida, S.Toyokuni, J.Lee, A.Ogura, T.Sinohara
  • Journal Title: Biology of Reproduction 76 Pages: 55-62
• [Journal Article] 生殖幹細胞ニッチ-「モデル生物」から「ほ乳類」を考える (2007)
  • Author(s): 吉田松生
  • Journal Title: 医学のあゆみ (未定)
• [Journal Article] CTX family cell adhesion molecule, JAM4, expresses in stem cell- and progenitor cell-populations of both male germ cell and hematopoietic cell lineages (2006)
  • Author(s): G.Nagamatsu, M.Ohmura, T.Mizukami, I.Hamaguchi, S.Hirabayashi, S.Yoshida, Y.Hata, T.Suda, K.Ohbo
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 26 Pages: 8498-8506
• [Journal Article] The first round of mouse spermatogenesis is a distinctive program that lacks the self-renewing spermatogonia stage. (2006)
  • Author(s): S.Yoshida, M.Sukeno, T.Nakagawa, K.Ohbo, G.Nagamatsu, T.Suda, Y-i.Nabeshima
  • Journal Title: Development 133 Pages: 1495-1505
• [Presentation] ほ乳類精子形成から見えてきた新しいニッチの形 (2008)
  • Author(s): 吉田松生
  • Organizer: 文部科学省特定領域研究「細胞外環境」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-02-22
• [Presentation] 精巣の微小環境と生殖幹細胞のふるまい (2008)
  • Author(s): 吉田松生
  • Organizer: 第85回日本生理学会年会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Testicular Niche and Sperm Stem Cells in Mammalian (2008)
  • Author(s): S. Yoshida
  • Organizer: Nara Institute of Science and Technology-Global COE International Symposium, 'Developmental Biology'
  • Place of Presentation: 奈良
• [Presentation] Microenvironmental Niche for Undifferentiated Spermatogonia in the Mouse Testis (2007)
  • Author(s): S. Yoshida, M. Sukeno, and Y-i. Nabeshima
  • Organizer: 第40回日本発生生物学会・第59回日本細胞生物学会合同年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2007-05-28
• [Presentation] マウス精巣における精子形成幹細胞システムの解析 (2007)
  • Author(s): 吉田松生
  • Organizer: 日本発生学会秋期シンポジウム
  • Place of Presentation: 岡崎
• [Presentation] in vivo Action of the Spermatogenic Stem Cells Revealed by Neurogenin3 (2007)
  • Author(s): S. Yoshida
  • Organizer: 4th International Symposium on Basic Helix-Loop-Helix Genes: Development and Diseases
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] in vivo actions of the spermatogenic stem cells (2007)
  • Author(s): S. Yoshida
  • Organizer: 19th North American Testis Workshop 'Chromosome Structure and Gene Expression'
  • Place of Presentation: Tampa, Florida, USA
• [Presentation] 未分化型精原細胞の精巣内ニッチ (2007)
  • Author(s): 吉田松生, 助野真美子, 鍋島陽一
  • Organizer: 文部科学省特定領域研究「生殖細胞」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Functional identification of actual and potential stem cell compartments in mouse spermatogenesis (2007)
  • Author(s): T. Nakagawa, Y-i. Nabeshima, and S. Yoshida
  • Organizer: 第7回日本分子生物学会春季シンポジウム
  • Place of Presentation: 淡路
• [Remarks]
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/notice/05_news/documents/070907_1.htm