2020 Fiscal Year Research-status Report
ヒト型精液モデルマウスから解明する新規・自然免疫システム
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19K06474
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
河野 菜摘子 明治大学, 農学部, 専任准教授 (00451691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮戸 健二 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 細胞医療研究部, 室長 (60324844)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 精液タンパク質 / 補体C3 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生殖免疫における補体C3とそれを制御する精液タンパク質の関係を、『ヒト型精液を持つモデルマウス』を用いることで解明し、発生工学から生殖医療へ直結する知見の獲得ならびに新規な自然免疫機構を解明することを目的としている。子宮内で観察される活性化状態のC3が精子膜上のどの分子をターゲットとしているか同定し、それに対して精液タンパク質がどのように抗補体活性を有するのか、発生工学では類を見ない『ヒト型精液を持つモデルマウス』を用いることで、生殖研究者以外には興味を持たれていない精液成分が有する可能性（自然免疫抑制、子宮内細菌叢のヒト型への変換）を追求するモデルとする。
今年度は、課題１「ヒト型精液モデルマウスの表現型解析」において、モデルマウスの妊孕性を調べたところ、マウス型精液を欠損した不妊マウスと比較して約半分程度の回復を示すことが明らかとなった。この結果から、マウスにおいてもヒト精液タンパク質は機能し得ることが証明された。子宮内での精子保護能力については、マウスの作製が間に合っておらず、解析ができていない。
課題２「子宮の補体機能の解析」では、前年度に引き続き鍵となる分子を探索している。抗菌ペプチドであるカテプシンBとの協調的なはたらきについて注目し、殺精子作用に関与するか調べたが、直接的な関連は見つけられなかった。一方、奇形精子を持つ不妊オスマウスを用いてC3KOメスマウスと交配させたところ、わずかに産仔が得られることが明らかとなった。通常ではC3が奇形精子を排除しているのではないかと考えられた。
課題３「ヒト子宮内液のC3解析」では、新型コロナウイルスの流行に伴い病院で基礎研究のためのサンプリングが実施できなくなった。このため、課題３は完全に停止している状況である。
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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
今年度、最も研究が進んだのは課題１「ヒト型モデルマウスの表現型解析」である。KIマウスにて妊孕性が回復したことが判明したと同時に、KIマウスの精嚢では大量のヒト精液タンパク質SemgI/IIが存在することが明らかになった。ヒト精液タンパク質SemgI/IIは強塩基性のタンパク質であり、大腸菌や培養細胞でリコンビナントタンパク質の合成を行ってもほとんど回収できない。しかしこのマウスの精嚢タンパク質を使うことによって高濃度のタンパク質が回収できた。これにより、ヒト精液タンパク質SemgI/IIのみを精製し、不明点の多い機能解析につなげたいと考えている。
次に研究が進んだのは、課題２「子宮の補体機能の解析」である。通常は産仔の得られない男性不妊のモデルマウスを使用し、C3KO雌マウスと交配させたところ、わずかに産仔が得られ、さらに子宮には産仔数以上の着床痕が見られることが明らかとなった。この結果は、子宮内にC3が存在しないことによって、通常なら受精しない精子が卵と受精することを示している。さらに着床痕のみが見られたことから、その多くは流産している可能性が示唆された。この結果より、C3は受精や発生にとってデメリットのある精子を選抜しているともいえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、課題１では予定通り「ヒト型精液モデルマウスの表現型解析」としてメス体内での精子移動能や受精能を解析する。そのために、精子に蛍光タンパク質を発現したRBGS002TGマウスとのかけあわせを進める。さらにKIマウスの精嚢からヒトSemgI/IIが大量に調整できるため、その機能ドメインについても調べる予定である。
課題２では、これまでと少し視点を変えて機能を解析したいと考えている。これまでC3の活性化はC3(H2O)に焦点をあてていたが、局所的にC3bに変化している可能性についても探っていきたい。子宮内では女性ホルモンE2の分泌量に応じてトリプシン様セリンプロテアーゼのKLKが分泌されていることが分かっており、さらに使用しているマウスの子宮内液にもKLK1とKLK14が存在していることが判明した。KLKはC3をC3bへ変換する能力を有しているため、現在は検出できていないがC3bの形で精子を殺している可能性も考えられる。
また、近年は精子が有するタンパク質のリストが公開されている。その中にC3や補体因子が結合する可能性のあるタンパク質が見つかった。これらのタンパク質に着目し、抗体によって免疫沈降によって相互作用が見られるか、解析を進めていく予定である。さらに精子側でのC3レセプターが明らかになると、マウス精嚢タンパク質やヒト精嚢タンパク質との相互作用についても調べたいと考えている。
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