Analysis of transgenic male infertile mice using ART

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K07139
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 竹田 直樹 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 助教 (90304998)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 精子 / 遺伝子改変マウス / 疾患モデル

Outline of Annual Research Achievements

男性不妊疾患での検査として精子運動能や形態、受精能、SCSA（精子クロマチン構造検査）などが行われるが、精子特異的タンパク質であるプロタミンの発現異常も多く報告されている。プロタミンは種によって異なるがマウスはヒトと同じくPrm1とPrm2の2種類をもっている。そこでマウスにおいて遺伝子改変をおこない、プロタミンを変異させた疾患モデル動物を作出することで解析をおこなった。その結果、Prm1とPrm2の何れもが雄性不妊となり、プロタミンの発現異常が不妊の直接的原因となりうること、またプロタミンが不妊のマーカーになることを実験的に証明した。
Prm1遺伝子は片方の遺伝子を欠損させたヘテロ雄で、運動能の著しい減退の為に受精が困難となる。しかし透明帯を除去し卵への受精をアシストすることでレスキューできることを報告した。この手法を用いて作出したPrm1欠損精子を解析したところ、ヘテロよりも重篤な表現型を示すことが明らかとなった。
Prm2遺伝子は、よりヒト疾患に近いモデルを作製する目的で、ゲノム編集技術を駆使して多くの塩基欠損変異体を作製した。Prm2はPrm1より重要と考えられていたがヘテロ変異では妊性があり、ホモ変異で不妊を示した。Prm2ホモ精子はヒト精子検査でのSCSAやCMA解析で、Prm1と同様の表現型を示した。
これらのことからPrm2と異なりPrm1はhaploinsufficiencyを示し、ホモでは両遺伝子とも機能代替は不十分であることが明らかとなった。