1細胞RNAsequenceによる血液精巣関門の成立の解明と男性不妊治療への応用

• Project/Area Number: 20K18149
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 加藤 大貴 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (00620931)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: シングルセル / 精巣 / 造精機能障害 / 停留精巣 / セルトリ細胞 / 精子幹細胞 / 血液精巣関門 / 男性不妊 / Claudin 11 / 発生・分化

Outline of Research at the Start

本研究では、精子形成障害モデルとして停留精巣を用い、血液精巣関門を形成するセルトリ細胞の機能を解析することで精細胞の分化障害の原因を解明することを目的とする。不妊治療という観点からヒトへの臨床応用を考えたとき、精子の源となる精細胞への遺伝子操作は適切ではない。一方、精子形成の足場となるセルトリ細胞を誘導することで精細胞の分化を促すことが可能になれば、生命倫理の問題を克服できる。1細胞RNA-sequenceの技術を用いて停留精巣モデルにおけるセルトリ細胞の機能解析を行い、血液精巣関門の形成に関わる因子を解明し、血液精巣関門をターゲットにした精細胞の分化異常を克服する新規治療に発展させる。

Outline of Annual Research Achievements

昨年、ラットの停留精巣をsingle cellに分散することができず、核抽出の技術を用いて停留精巣に伴う造精機能障害に関わる遺伝子制御ネットワークの解明を行う方針とした。10x Genomics社のThe Chromium Single Cell ATAC(Assay for Transposase Accessible Chromatin) Solution の手法を用いて、Cyberomix社へ受託サービスを依頼する方針とした。Webにてミーティングを行い、先方とディスカッションを行った。停留精巣における造精機能障害の原因の仮説は、思春期に減数分裂が正常どおり進まないこと、であった。しかし、ディスカッションを行った際、思春期後では精巣内の細胞の種類が増大し、解析が複雑となる。何らかの成果が得られたとしても、データ自体を解釈できない可能性がある、ことを指摘された。また、ラットを対象とした研究の経験がないこと、受託の費用が1サンプルあたり100万円を超える高額であることが判明した。さらに、データ解析の手順や伴う専門用語が多く、理解が難解であった。研究チーム内で話合いを行い、いったん受託研究は凍結し、ATAC-seqについて理解を深めてから受託研究を行う方針とした。
上記のように、本年は実験を進めるよりも、既報の報告の論文を読んで解析手法や結果の解釈について学ぶため、座学に割く時間が多くなった。受託費用を抑えるため、新たなキットを用いてシングルセル化とデブリの除去を試みたが、条件がなかなか整わず、解析までいたらなかった。

Research Products

• [Journal Article] Phagocytosis model of calcium oxalate monohydrate crystals generated using human induced pluripotent stem cell-derived macrophages (2024)
  • Author(s): Okada Tomoki、Okada Atsushi、Aoki Hiromasa、Onozato Daichi、Kato Taiki、Takase Hiroshi、Ohshima Shigeru、Sugino Teruaki、Unno Rei、Taguchi Kazumi、Hamamoto Shuzo、Ando Ryosuke、Shimada Issei S.、Hashita Tadahiro、Iwao Takahiro、Matsunaga Tamihide、Yasui Takahiro
  • Journal Title: Urolithiasis Volume: 52 Issue: 1 Pages: 51-51
  • DOI: 10.1007/s00240-024-01553-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Multicenter, Prospective, Non-randomized Study Evaluating Surgical hand Preparation between Double-Gloving and Single-Gloving for Preventing Postoperative Infection in Robotic and Laparoscopic Minimally Invasive Surgeries (2023)
  • Author(s): Nagai Takashi, Taguchi Kazumi, Isobe Teruki, Matsuyama Nayuka, Hattori Tatsuya, Unno Rei, Kato Taiki, Etani Toshiki, Hamakawa Takashi, Fujii Yasuhiro, Ikegami Yosuke, Kamiya Hiroyuki, Hamamoto Shuzo, Nakane Akihiro, Ando Ryosuke, Maruyama Tetsuji, Okada Atsushi, Kawai Noriyasu, Yasui Takahiro
  • Journal Title: Urol J Volume: 20 Pages: 109-115
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Surgical management of prepubertal testicular tumors: A 30‐year study in our institution (2023)
  • Author(s): Nishio Hidenori、Mizuno Kentaro、Kato Taiki、Kamisawa Hideyuki、Kurokawa Satoshi、Nakane Akihiro、Maruyama Tetsuji、Kawai Noriyasu、Yasui Takahiro、Hayashi Yutaro
  • Journal Title: International Journal of Urology Volume: 30 Issue: 6 Pages: 521-525
  • DOI: 10.1111/iju.15168
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Postoperative Bladder Neck to Pubic Symphysis Ratio Predictive for De Novo Overactive Bladder after Robot-Assisted Radical Prostatectomy (2023)
  • Author(s): Matsuyama Nayuka, Naiki Taku, Hamamoto Shuzo, Sugiyama Yosuke, Kubota Yasue, Hamakawa Takashi, Etani Toshiki, Iwatsuki Shoichiro, Taguchi Kazumi, Ota Yuya, Gonda Masakazu, Aoki Maria, Morikawa Toshiharu, Kato Taiki, Okada Atsushi, Yasui Takahiro
  • Journal Title: Diagnostics Volume: 13 Issue: 20 Pages: 3173-3173
  • DOI: 10.3390/diagnostics13203173
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Usefulness of uroflowmetry for the management of urethral prolapse in a prepubertal girl (2023)
  • Author(s): Matsumoto Daisuke、Mizuno Kentaro、Kamisawa Hideyuki、Kato Taiki、Nishio Hidenori、Kurokawa Satoshi、Nakane Akihiro、Kubota Hiroki、Maruyama Tetsuji、Yasui Takahiro、Hayashi Yutaro
  • Journal Title: Journal of Pediatric Surgery Case Reports Volume: 92 Pages: 102616-102616
  • DOI: 10.1016/j.epsc.2023.102616
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Successful treatment with enfortumab-vedotin of metastatic signet ring cell cancer expressing nectin-4 and originating from the bladder (2023)
  • Author(s): Aoki M, Naiki T, Naiki-Ito A, Morikawa T, Matsuyama N, Torii K, Kato T, Maruyama T, Inaguma S, Yasui T.
  • Journal Title: IJU Case Reports Volume: 7 Issue: 2 Pages: 110-114
  • DOI: 10.1002/iju5.12678
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] XR（VR・AR・MR）とメタバースの最前線 第4回 泌尿器科手術におけるVRとメタバースの活用について (2023)
  • Author(s): 岡田 淳志、大橋 一也、杉本 真樹、谷口 直嗣、林 知樹、野田 祐介、岡田 朋記、茶谷 亮輔、河瀨 健吾、永井 隆、加藤 大貴、太田 裕也、杉野 輝明、海野 怜、岩月 正一郎、恵谷 俊紀、田口 和己、内木 拓、濵本 周造、河合 憲康、戸澤 啓一、安井 孝周
  • Journal Title: インナービジョン Volume: 38 Pages: 76-80
• [Journal Article] 精巣付属小体捻転(精巣垂捻転・精巣上体垂捻転) (2023)
  • Author(s): 西尾 英紀、水野 健太郎、林 祐太郎、松本 大輔、加藤 大貴、丸山 哲史
  • Journal Title: 小児外科 Volume: 55 Pages: 937-946
• [Journal Article] 女性外陰形成術(特集：これならわかる性分化疾患) (2023)
  • Author(s): 水野 健太郎、西尾 英紀、林 祐太郎、松本 大輔、加藤 大貴、丸山 哲史
  • Journal Title: 小児外科 Volume: 55 Pages: 1331-1336
• [Journal Article] Low Serum Inhibin B/Follicle-Stimulating Hormones and Anti-Mullerian Hormone/Follicle-Stimulating Hormones Ratios as Markers of Decreased Germ Cells in Infants with Bilateral Cryptorchidism (2021)
  • Author(s): Kato T, Mizuno K, Matsumoto D, Nishio H, Nakane A, Kurokawa S, Kamisawa H, Maruyama T, Iwatsuki S, Umemoto Y, Yasui T, Hayashi Y
  • Journal Title: J Urology Volume: 207 Issue: 3 Pages: 701-709
  • DOI: 10.1097/ju.0000000000002344
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Disorganization of claudin-11 and dysfunction of the blood-testis barrier during puberty in a cryptorchid rat model (2020)
  • Author(s): Kato Taiki、Mizuno Kentaro、Nishio Hidenori、Moritoki Yoshinobu、Kamisawa Hideyuki、Kurokawa Satoshi、Nakane Akihiro、Maruyama Tetsuji、Ando Ryosuke、Hayashi Yutaro、Yasui Takahiro
  • Journal Title: Andrology Volume: - Issue: 5 Pages: 231-235
  • DOI: 10.1111/andr.12788
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Dysfunction of the Blood Testis Barrier in Undescended Testes and the Role of Androgens in the Blood-Testis Barrier Composition (2023)
  • Author(s): Taiki Kato, Kentaro Mizuno, Hidenori Nishio, Daisuke Matsumoto, Hideyuki Kamisawa, Satoshi Kurokawa, Akihiro Nakane, Tetsuji Maruyama, Takahiro Yasui, Yutaro Hayashi
  • Organizer: 38th Annual Congress of the European Association of Urology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dysfunction of the Blood Testis Barrier in Undescended Testes and the Role of Androgens in the Blood Testis Barrier Composition (2023)
  • Author(s): Taiki Kato, Kentaro Mizuno, Hidenori Nishio, Daisuke Matsumoto, Hideyuki Kamisawa, Satoshi Kurokawa, Akihiro Nakane, Tetsuji Maruyama, Takahiro Yasui, Yutaro Hayashi
  • Organizer: European Association of Urology Annual Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 停留精巣患児における男性不妊リスクの層別化 ～術前の血清ホルモン値から精子形成細胞数を予測する～ (2023)
  • Author(s): 加藤大貴、丸山哲史、梅本幸裕、松本大輔、岩月正一郎、水野健太郎、西尾英紀、安井孝周、林祐太郎
  • Organizer: 日本小児泌尿器科学会
• [Presentation] Disorganization of claudin-11 and dysfunction of the blood-testis barrier during puberty in a cryptorchid rat model. (2020)
  • Author(s): Kato Taiki, Mizuno Kentaro, Nishio Hidenori, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Ando Ryosuke, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • Organizer: The 68th Societies for Pediatric Urology annual meeting, 2020
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Abnormal Claudin-11 localization and its effects on the blood-testis barrier function during puberty in a cryptorchid rat model (2020)
  • Author(s): Kato Taiki, Mizuno Kentaro, Nishio Hidenori, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Ando Ryosuke, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • Organizer: 35th Anuual European Association of Urology Congress, 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 血液精巣関門の構成におけるアンドロゲンの関与～停留精巣モデルラットを用いたアンドロゲンレセプターの発現解析～ (2020)
  • Author(s): 加藤大貴、水野健太郎、西尾英紀、安井孝周、林祐太郎
  • Organizer: 第29回日本小児泌尿器科学会
• [Presentation] 思春期停留精巣モデルラットにおける血液精巣関門関連タンパクCLDN11の発現解析と精細胞の分化に与える影響 (2020)
  • Author(s): 11.加藤大貴、水野健太郎、西尾英紀、守時良演、神沢英幸、黒川覚史、中根明宏、丸山哲史、安藤亮介、林祐太郎、安井孝周
  • Organizer: 第71回名古屋市立大学医学会総会