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精子幹細胞競合のin vivo・in vitro解析システムの構築と分子基盤解明

Publicly Offered Research

Project AreaUnderstanding multicellular autonomy by competitive cell-cell communications
Project/Area Number 22H05623
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (III)
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

高島 誠司  信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (40396891)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords精子幹細胞 / 細胞競合 / 系譜追跡 / タイムラプスイメージング / 器官培養デバイス / 幹細胞競合
Outline of Research at the Start

幹細胞競合は、幹細胞選良の役割を担い、組織の恒常性維持に貢献すると考えられています。この仕組みを解明するには、幹細胞クローンの勢力を決定する責任遺伝子やストレスなどの環境要因を特定し、これが幹細胞の分化運命決定において果たす役割を明らかにする必要があります。そこで本研究では、幹細胞系譜追跡・遺伝子発現操作・細胞分化度解析を可能にするモデルマウスを作出し、in vivo系譜追跡により精子幹細胞競合の責任遺伝子・ストレスを特定すると共に、申請者独自開発の器官培養デバイスで幹細胞競合をin vitro再構成・観測し、特定した遺伝子・ストレスが精子幹細胞の運命選択において果たす役割を明らかにします。

Outline of Annual Research Achievements

単一の精子幹細胞をin vivo, in vitro双方で系譜追跡するための実験系を構築した。in vivoでの長期系譜追跡マーカーはR26R-nLacZを使用することで、肉眼で容易に精子幹細胞コロニーの局在、サイズを評価できるものを構築できた。一方in vitro系譜追跡にはR26R-Lyn-Venusを使用し、器官培養精巣での系譜追跡を可能にした。これにさらに、精子幹細胞レポーターRet-mCherry、GFRA1-EGFP、分化型制限細胞レポーターKIT-tdTomatoを組み合わせることで、系譜に含まれる各種分化段階の生殖細胞の占める割合も評価することを可能にした。
精巣器官培養技術に関しては、従来法であるアガロースゲル上PDMSキャップ培養およびPDMSマイクロ流路デバイスの双方で、70日にわたる精子形成誘導培養を成功させ、単一細胞レベルでの観察も可能であることを確認した。
精子幹細胞競合遺伝子として着目したTrp53については、その機能解析を進めている。一方、Cdkn1bについては、floxマウスの作製に遅れが生じ、繰越年度においてマウスの作出と解析を実施することとした。
その他、幹細胞の動態制御に関与すると考えられる分子についても併せて解析を行うべく、floxマウスの導入と交配作業を推進した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Cdkn1b floxマウスの作出に遅延が出たため。

Strategy for Future Research Activity

Cdkn1b floxマウスの作出を再度行い、予定していた解析を行う。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Mystery of Blood-Testis Barrier -how do germ cells pass through it?2024

    • Author(s)
      Takashima, S.
    • Organizer
      HIGOプログラム最先端研究セミナー@熊本大学
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 熱ストレスが精子幹細胞亜集団の動態に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      宮崎 眞祐,飯柴 彩佳,永井 千智,小西 夏生,渡部 広機,中山 明美,秋山 佳丈, 高島 誠司
    • Organizer
      第116回繁殖生物学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 精巣環境の変化が精子幹細胞動態に及ぼす影響の解析2023

    • Author(s)
      飯柴 彩佳,永井 千智,宮崎 眞祐,小西 夏生,藤原 祥高,高島 誠司
    • Organizer
      第116回繁殖生物学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 加齢が精上皮周期変容を引き起こす仕組み2023

    • Author(s)
      永井 千智,飯柴 彩佳,宮崎 眞祐,小西 夏生,藤原 祥高,高島 誠司
    • Organizer
      第116回繁殖生物学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝的要因と環境要因の相互作用が引き起こす妊娠破綻モデルの開発2023

    • Author(s)
      花田 あまね,齋藤 珠恵,角田 茂,久和 茂,岩倉 洋一郎,高島 誠司
    • Organizer
      第116回繁殖生物学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 感受性遺伝子とストレスの相互作用による男性不妊病態の誘導2023

    • Author(s)
      籾山 莉沙,正木 魁人,花岡 賢人,角田 茂,久和 茂,岩倉 洋一郎,高島 誠司
    • Organizer
      第116回繁殖生物学会総会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 血液精巣関門制御におけるセミノリピドの役割解明2023

    • Author(s)
      秋山 かのん,則竹 康祐,中野 愛里,古瀬 幹夫,山下 竜幸,本家 孝一,小沢 学, 伊川 正人,藤原 祥高,岩森 督子,高島 誠司
    • Organizer
      第116回繁殖生物学会総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 秋山 かのん,則竹 康祐,中野 愛里,古瀬 幹夫,山下 竜幸,本家 孝一,小沢 学, 伊川 正人,藤原 祥高,岩森 督子,高島 誠司2023

    • Author(s)
      セミノリピドがもたらす血液精巣関門への影響
    • Organizer
      第70回繁殖生物学会総会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 加齢個体に見られる精子形成システム変容の解析2022

    • Author(s)
      小西 夏生 (100), 角田 茂(0), 久和 茂(0), 高島 誠司
    • Organizer
      第115回日本繁殖生物学会総会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of aging on the spermatogonial stem cell system2022

    • Author(s)
      Konishi, N., Kakuta, S., Kyuwa, S., Takashima, S.
    • Organizer
      International Society for Stem Cell Research Annual Meeting 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 実験的停留精巣処置期間が 2 つの精子幹細胞亜集団の動態に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      宮崎 眞祐,小西 夏生,渡部 広機,中山 明美,秋山 佳丈,高島 誠司
    • Organizer
      第115回日本繁殖生物学会総会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 生殖細胞の異常が引き起こす血液精巣関門の構造と機能の変容2022

    • Author(s)
      則竹 康佑,中野 愛里,古瀬 幹夫,山下 竜幸,本家 孝一,小沢 学,伊川 正人, 藤原 祥高,岩森 督子,高島 誠司
    • Organizer
      第115回日本繁殖生物学会総会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Seminolipid is required for the integrity of Blood-Testis Barrier in mice2022

    • Author(s)
      Noritake K, Nakano A, Furuse M, Yamashita T, Honke K, Ozawa M, Ikawa M, Fujihara Y, Iwamori T, and Takashima S.
    • Organizer
      The International Symposium “Totipotency and Germ Cell Development”
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2022-06-20   Modified: 2024-12-25  

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