A search of novel genes involved in spermatogenesis failure of Down syndrome model mice
| Project/Area Number |
21K06737
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48010:Anatomy-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
若山 友彦 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (70305100)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉井 郁巳 金沢大学, 薬学系, 教授 (20155237)
菅原 太一 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (30758412)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | ダウン症候群 / 精巣 / 精子形成障害 / 男性不妊症 / トリソミー / 異常発現遺伝子 / 原因遺伝子 |
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| Outline of Research at the Start |
我が国は急速に出生数が減少する一方で、不妊症の夫婦の数は増加している。不妊症の原因の半分は男性にあり、男性不妊症の原因の大半は精子形成障害である。しかし、精子形成障害の原因遺伝子はほとんど分かっていない。多様な臨床症状を示すダウン症候群は、精子形成障害も生じる。つまり、21番染色体中に精子形成障害を引き起こす遺伝子があるが、どの遺伝子が原因遺伝子であるかは全く分かっていない。本研究では、ダウン症候群モデルのTs65Dnマウスを用いて、精子形成障害を引き起こす遺伝子を同定し、精子形成障害の機序の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトのダウン症候群は、600～800人の出生に1人の割合で生じる最も高頻度な遺伝病である。晩婚化の影響も大きいため、高齢出産によりダウン症候群の児の出生率も増加傾向になっている。ダウン症候群は、ヒト21番染色体が3本(トリソミー)になる染色体異常が原因である。ダウン症候群では、多様な臨床症状を示し、先天性心疾患、神経疾患、白血病、甲状腺疾患のほか、精子形成障害による男性不妊症を生じる。しかし、ダウン症候群で生じる精子形成障害の原因遺伝子や発症機序については全く分かっていない。
ヒトの21番染色体上の遺伝子群の大半は、マウスでは16番染色体に分配され、残りが10番と17番染色体に含まれる。本研究で用いたTs65Dnマウスは、ヒト21番染色体に相当する16番染色体の部分が17番染色体に転座して部分的なトリソミー状態になるため、ダウン症候群モデル動物として広く用いられている。Ts65Dnマウスの精巣では、精子形成障害が生じてるため、雄は不妊症を示す。したがって、ダウン症候群で生じる精子形成障害の原因遺伝子の探索をTs65Dnマウスの精巣を用いて行った。
Ts65Dnマウスのトリソミー状態になっている65個の遺伝子について、RT-PCR法でスクリーニングし、定量的RT-PCR法により10個の遺伝子（App、Atp5o、Cbr1、Cbr3、Chaf1b、Ifnar2、Ifngr2、Jam2、Mrap、Pigp）の発現が有意に増加した。これらの抗体を作製し、発現細胞を同定し、各遺伝子と相互作用する分子を明らかにすることで、精子形成障害の分子機構の解明を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ヒトのダウン症候群においても男性不妊症が生じるが、その詳細なメカニズムについては全く明らかにされていない。そこで、ヒトのダウン症候群のモデルとして広く用いられているTs65Dnマウスの精巣を観察した結果、精子形成障害が生じることが分かった。このマウスでは65個の遺伝子がトリソミー状態になっており、精子形成障害の原因遺伝子が65個の遺伝子の中になることが推測された。Ts65Dnマウスの精巣において、これまで詳細な解析が行われていないため、実際に65個の遺伝子発現の変化について解析を行った。その結果、遺伝子発現がコントロールに対して優位に増加している10個の遺伝子を同定することができた。この10個の遺伝子がコードする分子に対する特異的抗体を作製した。その結果、膜タンパク質のPigは、対照となる野生型マウスの精巣とは異なる細胞種にも過剰発現することが分かった。また、Cbr1とCbr3は先体に局在することが分かったが、過剰発現する遺伝子とは違って、タンパク質の発現は増加しなかった。アルツハイマー病の発症と関連するAppは、セルトリ細胞が分泌し成熟精子に結合することが知られているが、ダウン症候群モデルでの解析は行われていない。精子形成障害を引き起こす原因遺伝子の候補の絞り込みが順調に進んでおり、精子形成障害の分子機構の関連につながる分子の同定を引き続き行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
ダウン症候群モデルのTs65Dnマウスの精巣において、トリソミー状態にある65個の遺伝子の中で、10個の遺伝子（App、Atp5o、Cbr1、Cbr3、Chaf1b、Ifnar2、Ifngr2、Jam2、Mrap、Pigp）のｍRNAの発現量が対照マウスの精巣よりも有意に発現が増加していた。その特異的抗体を作製して解析を行ってきた。
膜タンパク質のPigP、セルトリ細胞に発現するAppとJam2、造精細胞に発現するMrapが対照となる野生型マウスの精巣とは異なる発現と局在を示した。
今後の研究の計画では、これらの分子と相互作用する分子を作製した抗体を用いた免疫沈降法と質量分析から同定する。また、RNA-seqによるmRNAの発現変化と組み合わせて相互作用する分子を推測して、in vitroでの相互作用実験系で検証する。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
