女性の補体活性化メカニズム：子宮が選ぶ良い精子とは？

• Project/Area Number: 22K16888
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
• Research Institution: National Defense Medical College (2023); Meiji University (2022)
• Principal Investigator: 諸星 和紀 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 医療工学研究部門, 助教 (40910427)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 補体C3 / 精子選抜 / 補体 / 子宮内殺精子因子 / 生殖免疫

Outline of Research at the Start

精子にとって非自己の体内である雌生殖器は過酷な環境である。実際に、雄から射出された大量の精子の中で卵に辿り着くことができるのはわずかであり、子宮・卵管には『精子を選抜するメカニズム』が存在する。しかし、雌生殖器内における具体的な分子や詳細なメカニズムは現在までに報告例がない。現在までに雌マウスの子宮内液に含まれる補体成分が殺精子作用を持つことを明らかにしている。しかし、その補体成分がどのように活性化し、精子を死亡させるかは明らかになっていない。
本研究では、自然免疫の要である補体成分が排除すべき精子をピンポイントで攻撃することで精子を選抜していると仮定し、新規の精子選抜メカニズムの提唱を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では子宮に存在する子宮内液が受精に適した精子を選抜するメカニズムの解明を目的としている。子宮内液には補体の中核因子である補体C3が多量に含まれることを明らかにしており、この補体C3をノックアウトしたマウスの子宮内液では殺精子作用が抑制されることも明らかになっている。これらのことから、精子選抜メカニズムにおいて補体C3が重要であることは明白であるが、その活性化機序は明らかになっていない。本年度は子宮内液と同じく補体を多く含む血清においても殺精子作用が見られるかを確認した。マウス血清を含む培地中で精子を培養した後、核染色剤であるヘキスト、PIを用いた二重染色を行い、生死の判別を行った。その結果、マウス血清においても同様に殺精子作用が確認された。この作用が補体によるものであることを確認するため、補体を不活性化させる非働化処理を行い同様の実験を行った。その結果、非働化血清においても殺精子作用が確認され、血清の持つ殺精子作用は補体によるものではない可能性が示唆された。
本研究期間全体として、子宮内液において補体C3は精子表面で活性化すること、時間経過とともに分解されていくことを明らかにした。また、その活性化は精子の持つ何らかの因子が働いている可能性を示した。一方で、子宮内液と同様に多量に補体C3を含む血清で見られた殺精子作用は補体によるものではないことを明らかにした。このことから、補体による殺精子作用は子宮内液独自のシステムであることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Recent Advances in In Vivo Somatic Cell Gene Modification in Newborn Pups (2023)
  • Author(s): Nakamura Shingo、Morohoshi Kazunori、Inada Emi、Sato Yoko、Watanabe Satoshi、Saitoh Issei、Sato Masahiro
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 24 Issue: 20 Pages: 15301-15301
  • DOI: 10.3390/ijms242015301
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recent Advances in the Production of Genome-Edited Animals Using <i>i</i>-GONAD, a Novel <i>in vivo</i> Genome Editing System, and Its Possible Use for the Study of Female Reproductive Systems (2023)
  • Author(s): Sato Masahiro、Morohoshi Kazunori、Ohtsuka Masato、Takabayashi Shuji、Inada Emi、Saitoh Issei、Watanabe Satoshi、Nakamura Shingo
  • Journal Title: OBM Genetics Volume: 07 Issue: 04 Pages: 1-30
  • DOI: 10.21926/obm.genet.2304207
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Proteasome-Associated Proteins, PA200 and ECPAS, Are Essential for Murine Spermatogenesis (2023)
  • Author(s): Sato Ban、Kim Jiwoo、Morohoshi Kazunori、Kang Woojin、Miyado Kenji、Tsuruta Fuminori、Kawano Natsuko、Chiba Tomoki
  • Journal Title: Biomolecules Volume: 13 Issue: 4 Pages: 586-586
  • DOI: 10.3390/biom13040586
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Suppressive role of lactoferrin in overweight-related female fertility problems. (2022)
  • Author(s): Sato B, Kanai S, Sakaguchi D, Yajima K, Matsumoto Y, Morohoshi K, Kagaya S, Izumo N, Ichinose M, Kang W, Miyado M, Miyado K and Kawano N.
  • Journal Title: Nutrients Volume: 14 Issue: 5 Pages: 938-938
  • DOI: 10.3390/nu14050938
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] マウス血清に存在する補体抑制因子の解析 (2023)
  • Author(s): 諸星和紀, 中村伸吾, 佐藤伴, 宮戸健二, 河野菜摘子
  • Organizer: 第46回 日本分子生物学会年会
• [Presentation] マウス子宮内において補体系副経路が殺精子にはたらく (2023)
  • Author(s): 砂本真名人, 佐藤里奈, 諸星和紀, 佐藤伴, 宮戸健二, 河野菜摘子
  • Organizer: 第46回 日本分子生物学会年会
• [Presentation] マウス子宮内液に含まれるプロテアーゼの探索 (2023)
  • Author(s): 砂本真名人、志村潤、諸星和紀、河野菜摘子
  • Organizer: 日本動物学会 第75回関東支部大会
• [Presentation] 佐藤伴、諸星和紀、宮戸健二、千葉智樹、河野菜摘子 (2023)
  • Author(s): プロテアソーム関連因子PA200及びECPASはマウス精子形成に必須である
  • Organizer: 日本動物学会 第75回関東支部大会
• [Presentation] 雌性生殖器における殺精子因子としての補体C3 (2022)
  • Author(s): 諸星和紀、河野菜摘子
  • Organizer: 第8回生殖若手の会