新規分泌タンパク機能アッセイ系を用いた、哺乳類SSCニッチの誘導メカニズムの解明

• Project/Area Number: 19J22868
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 内田 あや 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 精巣 / 精巣網 / セルトリバルブ / SOX17 / Luminal flow / レチノイン酸 / FGF / 精原幹細胞 / Sox17

Outline of Research at the Start

精子産生の源である精原幹細胞（SSC）は体細胞の作り出す微小環境（ニッチ）により支えられているが、SSCニッチの誘導・制御機構の多くは明らかとなっていない。我々は哺乳類における固定的SSC ニッチであるセルトリバルブ（SV）領域に着目し、SV領域の解析で得られた知見をもとにSSCニッチ誘導因子の解明を試みる。さらに、同定されたニッチ誘導因子・阻害因子をマイクロビーズに吸着させ生体精巣内に移植する事で、SSCニッチの人為的異所的構築および誘導阻害を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類精巣で作られた精子は曲精細管（ST）管腔へと放出され、管腔内液の流れ（Luminal flow）に乗って精巣網（RT）へ運ばれる。しかし、精子発生制御においてRTがどのような機能的役割を担うのかは不明である。RTとSTの境界部にはセルトリ細胞からなる弁様構造であるセルトリバルブ（SV）が存在するが、これは隣接するRTからのパラクラインシグナルにより、細胞非自律的に誘導される(Imura-Kishi & Uchida et al., 2021)。我々はマウスRT上皮細胞でSox17が発現する事を明らかにし、RT特異的なSox17欠損（cKO）雄マウスが不妊となる事を見出した。そこで、RTにおけるSox17発現を軸とした、RTによるSV形成誘導機構、および精子発生制御機構の解明を目的とし本年度は研究を行った。cKOマウスでは生後４週齢以降、SV弁様構造の破綻、および異所性の円形精子細胞の出現が観察された。SV弁の破綻に伴い、STではLuminal flowの逆流、および伸長型精子細胞以降の精細胞減少による精子発生異常が観察された。また、cKOマウスのRT上皮細胞では明らかな組織学的異常は見られない一方、scRNAseq解析からcKO RT上皮では成長因子をコードする遺伝子群の発現が低下傾向にある事を見出した。これにより、RTにおけるSOX17発現がSV弁形成に必要な事、そしてSV弁が、STにおける精子発生に必須の機能を担う事を示した。これらの成果は、RT・SVが精巣全体のホメオスタシスを制御するという、新たな解剖学的な知見を提供するものである。以上の成果は現在国際誌へと投稿中である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Low retinoic acid levels mediate regionalization of the Sertoli valve in the terminal segment of mouse seminiferous tubules (2021)
  • Author(s): Imura-Kishi Kasane、Uchida Aya、Tsunekawa Naoki、Suzuki Hitomi、Takase Hinako M.、Hirate Yoshikazu、Kanai-Azuma Masami、Hiramatsu Ryuji、Kurohmaru Masamichi、Kanai Yoshiakira
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1110-1110
  • DOI: 10.1038/s41598-020-79987-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development and function of smooth muscle cells is modulated by Hic1 in mouse testis (2020)
  • Author(s): Uchida Aya、Sakib Sadman、Labit Elodie、Abbasi Sepideh、Scott R. Wilder、Underhill T. Michael、Biernaskie Jeff、Dobrinski Ina
  • Journal Title: Development Volume: 147 Pages: 185884-185884
  • DOI: 10.1242/dev.185884
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Distinct Regulatory Programs Control the Latent Regenerative Potential of Dermal Fibroblasts during Wound Healing (2020)
  • Author(s): Abbasi Sepideh、Sinha Sarthak、Labit Elodie、Rosin Nicole L.、Yoon Grace、Rahmani Waleed、Jaffer Arzina、Sharma Nilesh、Hagner Andrew、Shah Prajay、Arora Rohit、Yoon Jessica、Islam Anowara、Uchida Aya、Chang Chih Kai、Stratton Jo Anne、Scott R. Wilder、Rossi Fabio M.V.、Underhill T. Michael、Biernaskie Jeff
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 27 Issue: 3 Pages: 396-412.e6
  • DOI: 10.1016/j.stem.2020.07.008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Competition for Mitogens Regulates Spermatogenic Stem Cell Homeostasis in an Open Niche (2019)
  • Author(s): Kitadate Y., Jorg DJ., Tokue M,. Maruyama A., Ishikawa R., Tsuchiya S., Segi-Nishida E., Nakagawa T., Uchida A., Kimura-Yoshida C., Mizuno S., Sugiyama F., Azami T., Ema M., Noda C., Kobayashi S., Matsuo I., Kanai Y., Nagasawa T., Sugimoto Y., Takahashi S., Simons BD., Yoshida S.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 24 Issue: 1 Pages: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.013
  • NAID: 120007128265
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] マウス精巣網SOX17を介したセルトリバルブの形成、および精子発生制御機構の解明 (2022)
  • Author(s): 内田あや, 鈴木穂香, 高瀬比菜子, 平手良和, 平松竜司, 宮東昭彦, 秋元義弘, 金井正美, 金井克晃
  • Organizer: 獣医解剖アカデミア
• [Presentation] マウス精巣網を介したセルトリバルブの形成および精子発生制御機構の解明 (2021)
  • Author(s): 内田 あや，鈴木 穂香 ，高瀬 比菜子 ，平手 良和 ，平松 竜司 ，宮東 昭彦，秋元 義弘，金井 正美，金井 克晃
  • Organizer: 日本繁殖生物学会
• [Presentation] Hic1 modulates the development and function of testicular smooth muscle cells in mouse testis (2020)
  • Author(s): Aya Uchida, Sadman Sakib, Elodie Labit, Sepideh Abbasi, Wilder R. Scott, Michael T. Underhill, Jeff Biernaskie, Ina Dobrinski.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory meeting: Germ Cells
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生後の精巣発達は精巣平滑筋に発現する転写因子Hic1により制御される (2020)
  • Author(s): 内田あや、金井克晃、Ina Dobrinski
  • Organizer: 日本繁殖生物学会
• [Presentation] マウス精巣網でのSOX17によるセルトリバルブと精子発生の制御 (2020)
  • Author(s): 内田あや
  • Organizer: 新学術領域研究『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム
• [Presentation] Non-cell Autonomous Regionalization of Sertoli Valve Niche in the Terminal Segment of the Seminiferous Tubules of Mouse Testes (2019)
  • Author(s): Aya Uchida
  • Organizer: Gordon Research Conference, Germinal Stem Cell Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 生体精巣内ビーズ移植法による精原幹細胞ニッチ関連因子の機能解析 (2019)
  • Author(s): 内田あや，貴志かさね，吉垣太聖, 平松竜司，金井克晃
  • Organizer: 繁殖生物学会
• [Presentation] マウス精巣の内圧と精子発生能 (2019)
  • Author(s): 内田あや
  • Organizer: 第 2 回 新学術領域研究「配偶子インテグリティの構築」領域会議
• [Remarks] 獣医解剖学教室、研究紹介
  • URL: http://www.vm.a.u-tokyo.ac.jp/kaibo/seibunnka.html#luminalflow