2019 Fiscal Year Annual Research Report
新規分泌タンパク機能アッセイ系を用いた、哺乳類SSCニッチの誘導メカニズムの解明
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19J22868
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内田 あや 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 精巣 / 精巣網 / セルトリバルブ / レチノイン酸 / FGF / 精原幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精子産生の源である精原幹細胞(SSC)は体細胞の作り出す微小環境(ニッチ)により支えられているが、SSCニッチの誘導・制御機構の多くは謎に包まれている。我々は哺乳類における固定的SSC ニッチ、セルトリバルブ(SV)領域に着目し SV領域の誘導・維持機構の解明し、これにより同定されたニッチ誘導因子・阻害因子をマイクロビーズに含ませ生体精巣内に作用させる事で、生体内におけるSSCニッチの人為的異所的構築および誘導阻害を試みた。
1) SV領域の誘導・維持機構の解明：SVおよび隣接する精巣網(RT)領域の網羅的な遺伝子発現解析により、SV でレチノイン酸(RA)分解酵素をコードする Cyp26a1、RTでFGF リガンドが高発現する事が明らかとなった。そこで、① RT由来のFGFsがSV領域のニッチを誘導し ② SV特異的なCyp26a1発現が精原細胞の分化誘導シグナルRAの濃度をSV領域において局所的に低く保つという仮説を立てた。
2) SSCニッチの異所的構築および誘導阻害：FGFリガンドを吸着させたマイクロビーズの生体精巣内への移植により、通常曲精細管領域において異所的にSV領域特有なp-AKTシグナルが見られた。一方、FGFRインヒビター吸着ビーズをSV領域に作用させると、SV領域特異的なp-AKTシグナルが失われた。また、RA吸着ビーズをSV領域に作用させた所、SV領域内に往来では見られない分化型精原細胞の細胞集塊が出現し、逆に未分化型精原細胞数が減少した。
これにより、SVにおけるFGFsシグナルがSV領域の誘導・維持に関わっている事、またSV領域における低RA濃度がSV領域におけるSSCニッチの誘導・維持に関わっている事の２点が示唆された。以上の結果は現在国際誌に投稿中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前項で述べたように、我々は現在に至るまでにSV領域の誘導・維持機構を網羅的遺伝学的解析により解析し、さらに当研究で得られた知見にマイクロビーズの生体精巣内移植アッセイ系を応用させる事で生体精巣内のSSCニッチ制御を試みてきた。我々は過去にタンパク吸着ビーズを精巣間質内へ移植する事でニッチ関連因子がSSCsに及ぼす影響を時空間的に解析できる生体内アッセイ系を報告した。しかし、往来の方法では移植によるビーズ周囲での炎症・間質組織の繊維化など、精巣へのダメージを考慮する必要があった。そこで、往来と比べより径の小さいビーズ(直径約1μm)を用い、精巣被膜を傷つける必要のない精巣輸出管経由の間質内移植を行なう事で当実験系の改善を図った。このようにして移植を行った精巣では間質の線維化や炎症初見は見られず、当アッセイ系をより侵襲性の低い方法へと改良する事に成功した。さらに、ビーズを含む移植用液の注入量を調節する事でセルトリバルブ領域周辺のみに局所的に因子を作用させる事を可能とした。また、タンパク質だけではなくレチノイン酸やFGFRインヒビターなどの化学物質もビーズに吸着させ生体内で局所作用させる事に成功し、これを活用する事で生体精巣内におけるSSCニッチの異所的構築および誘導阻害実験を行なった。これらの成果は現在国際誌に投稿中である。また、前項で述べSV領域の網羅的遺伝学的解析を行なった際、SV領域のSSCニッチ制御機構に関与すると考えられる前項で述べた因子に加えて、今まで哺乳類精巣における機能が明らかになっていない転写因子としてSOX17がRTに高発現する事を見出した。以上の研究進捗状況を鑑み、当研究は当初の計画以上に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究を通してSV領域における固定SSCニッチはSV領域における局所的な低RA濃度および隣接するRT領域からの成長因子を介して誘導および維持されている事が示唆された。ただし、この領域特異的なSSCニッチの誘導および維持が具体的にどのような上流因子により引き起こされているのかは未だ明らかとなっていない。今回マイクロアレイ を用いた網羅的遺伝学的解析により、胚発生や細胞分化において重要な制御因子として知られている転写因子Sox17がRT特異的に高発現している事が明らかとなった。今後の研究では、まずマウスRTの各発生段階におけるSox17の発現パターンを解析する。さらに、RTにおけるSox17発現が精子発生へと及ぼす役割・機能を解析すべく、RT特異的なSox17ノックアウトマウスであるSF1Cre:Sox17floxマウスの作出および解析に取り組む。前データとしてSF1Cre:Sox17floxマウスでは精子発生異常が見られることがわかっている。今後の研究方針としては、当マウスモデルの詳細な表現型解析を行う一方で、網羅的遺伝学的解析により当マウスモデルの RTにおいて発現が変動しているSox17関連遺伝子を同定する予定である。
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