幹細胞の柔軟性を生かした抗老化システムの解明

• Project Area: Establishing a new paradigm of the pathogenesis of diseases through the understanding of stem cell aging
• Project/Area Number: 15H01523
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 原 健士朗 東北大学, 農学研究科, 准教授 (60551546)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 精子幹細胞 / 精巣 / 精子 / 加齢 / 抗老化

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、組織幹細胞の中でも特に老化しにくいとされる精子幹細胞をモデルとして、生理的な加齢条件下での、マウス精子幹細胞の挙動の加齢変化を明らかにすることを目的とした。具体的には、①幹細胞の不完全分裂（不完全な細胞質分裂によって細胞分裂後も各細胞が連結したままとなる分裂様式）と合胞体（不完全分裂の結果生じる複数の細胞が連結した構造体）の断片化（細胞間架橋が千切れて合胞体が短くなる現象）の頻度、および②幹細胞から分化した細胞の脱分化の頻度、の２項目の加齢変化を検証する事を計画した。昨年度（H27）は、①を検討し、マウス精子幹細胞の合胞体の断片化頻度が加齢に伴って上昇することを示唆する結果を得た。この加齢変化は、幹細胞として機能する合胞体の数を増やす役割を果たすため、加齢に伴う精子数減少を食い止める新現の抗老化現象となる可能性が考えられた。
一方、本年度(H28)は、②を検証するため、分化細胞の脱分化による幹細胞の補充が加齢に伴って増加し、精子形成維持に寄与しているという仮説をたて、解析を進めた。若齢（3か月齢）および加齢（14～19か月）のNgn3-CreER;CAG-CAT-GFPマウスを用いて、Ngn3陽性の分化細胞の運命を数日～数十日間追跡し、GFRα1陽性に逆戻りする頻度を解析した結果、加齢に伴った逆戻り頻度の変化は認められず、仮説は棄却された。
以上、H27,H28の研究から、精子幹細胞の合胞体断片化頻度の加齢変化が明らかになった。今後、加齢変化を生み出す分子メカニズムの解明と同機構破綻の影響の解明が期待される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] SHISA6 Confers Resistance to Differentiation-Promoting Wnt/β-Catenin Signaling in Mouse Spermatogenic Stem Cells. (2017)
  • Author(s): Tokue M, Ikami K, Mizuno S, Takagi C, Miyagi A, Takada R, Noda C, Kitadate Y, Hara K, Mizuguchi H, Sato T, Taketo MM, Sugiyama F, Ogawa T, Kobayashi S, Ueno N, Takahashi S, Takada S, Yoshida S.
  • Journal Title: Stem Cell Reports. Volume: 8 Issue: 3 Pages: 561-575
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.01.006
  • NAID: 120005997826
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exogenous neurotensin modulates sperm function in Japanese Black cattle (2016)
  • Author(s): Umezu K, Hiradate Y, Oikawa T, Ishiguro H, Numabe T, Hara K, Tanemura K.
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 62 Issue: 4 Pages: 409-414
  • DOI: 10.1262/jrd.2016-055
  • NAID: 130005406820
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genome-Scale Assessment of Age-Related DNA Methylation Changes in Mouse Spermatozoa. (2016)
  • Author(s): Kobayashi N, Okae H, Hiura H, Chiba H, Shirakata Y, Hara K, Tanemura K, Arima T.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11 Issue: 11 Pages: e0167127-e0167127
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0167127
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hierarchical differentiation competence in response to retinoic acid ensures stem cell maintenance during mouse spermatogenesis. (2015)
  • Author(s): Ikami K, Tokue M, Sugimoto R, Noda C, Kobayashi S, Hara K, Yoshida S.
  • Journal Title: Development Volume: 142 Pages: 1582-1592
  • DOI: 10.1242/dev.118695
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 精子幹細胞挙動の加齢変化 (2016)
  • Author(s): 原健士朗
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
  • Invited
• [Presentation] Spermatogenic stem cell dynamics in mouse testis (2016)
  • Author(s): 原健士朗
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2016-09-27
  • Invited
• [Presentation] 精細管基底区画における分化軸に沿った精原細胞の局在変化 (2015)
  • Author(s): 原健士朗
  • Organizer: 日本繁殖生物学会
  • Place of Presentation: 宮崎大学（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2015-09-17