2018 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of in vitro spermatogenesis with high integrity
| Project Area | Ensuring integrity in gametogenesis |
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| Project/Area Number |
18H05546
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
小川 毅彦 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (50254222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 貴紘 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 研究員 (00553661)
木村 啓志 東海大学, 工学部, 准教授 (40533625)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | 精子形成 / 器官培養 / 組織再構築 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで私たちが行ってきた器官培養法によるin vitro精子形成法を改良し、生体内環境に近い培養環境を作ること、それにより機能的完成度が高い精子をin vitroにおいて産生することが本研究の目的である。そのために、培養環境を化学的側面と物理的側面から改善するための基礎研究をおこなってきた。化学的側面としては、培養液の改良が主題になるが、そのためには精子形成を誘導・促進する因子群の同定が必須である。中でも脂質が重要因子であると予想されたことから、共同研究先においてLipidomicsを行い、血清中および血清アルブミン中の脂質構成を明らかとし、候補となる脂質群を見出した。また、別個に行ったMetabolomicsから、他の幾つかの候補因子も同定された。化学組成の明らかな合成培地を作製し、それらの候補因子、および既知の重要因子・物質を添加して、それら因子の精子形成に及ぼす効果を検討してきた。現時点において、ビタミン、抗酸化物質、脂質群が重要であることを見出している。
物理的側面としては、マイクル流体デバイスを用いることで、既存の気層液相境界部培養法よりも効率的な培養法を開発している。デバイス内では、培養液流が作れるのみならず、適度な半閉鎖空間にて組織を培養することで、組織特有の環境を作り、かつ適度な酸素濃度に維持することができたと考える。そのようなデバイス内培養環境を、よりシンプルな新しい設計のデバイスでも作り出すことも行った。引き続き、デバイスの設計を工夫し、生体内環境への近似を目指す。
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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
培養液の改良実験とLipidomics, Metabolomicsのデータから、in vitro精子形成に重要な働きをする因子群の概要が分かってきた。これらの因子群を組み合わせることで、精子形成誘導能力の高い培養液を作れる可能性がでてきた。これまでのマウスでのin vitro精子形成をラットや他の動物でも展開でき、機能的完成度の高い精子産生に結びつくと期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
In vitro精子形成の課題として重要なものは、成長マウス精巣での精子形成が低効率であること、マウス以外の動物（特にラット）では精子形成誘導が減数分裂途中までであること、半数体産生後の精子完成が低効率であること、などある。今後、これらの課題の解決のための実験を推進してゆく。そのための一つとして、マウス精子形成の評価方法をこれまでのAcr-GFP発現での評価に加えて、Protamin-Cherry発現の評価を行う。Protamin-Cherryは精子完成段階におけるステップ11の精子細胞において発現開始となることから、より精子産生に近い段階での定量的評価が可能となる。この指標を目印に培養環境の適正化が可能になると期待できる。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Neonatal testis growth recreated in vitro by two-dimensional organ-spreading.2018
Author(s)
Kojima K, Nakamura H, Komeya M, Yamanaka H, Makino Y, Okada Y, Akiyama H, Torikai N, Sato T, Fujii T, Kimura H, *Ogawa T.
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Journal Title
Biotechnol Bioeng.
Volume: 115
Pages: 3030-3041
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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