2019 Fiscal Year Research-status Report
Molecular cytological clarification of pathogenesis of male infertility by analyzing genetically modified animals and its clinical application
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19K09665
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
伊藤 千鶴 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (80347054)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 透 千葉大学, 大学院医学研究院, 技術専門職員 (30422265)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 男性不妊症 / 遺伝子改変不妊症モデルマウス / Odf2遺伝子欠損ヘテロマウス / Odf2ハプロ不全 / DDS-頭尾離断精子 / Odf4遺伝子欠損マウス / Odf4-EGFP トランスジェニックマウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
男性因子に起因する不妊は全体の半数を占めるが、発症メカニズムが明らかになっているものは少ない。本研究初年度は、①中心体関連タンパク質Odf2と②線毛関連タンパク質Odf4に関して成果が得られたために、重点的に研究を進めた。
① Decapitated and decaudated spermatozoa (DDS)は精子の頭尾離断のために卵子と受精できず男性不妊を起こす原因の一つであり、ヒトやウシ等で報告されている。本研究では、先行課題で作製したOdf2遺伝子欠損ヘテロ雄マウスを解析し、Odf2ハプロ不全によりDDSが発症することを明らかにした。さらに、Odf2-DDSは頭尾が離断しているにもかかわらず生存しておりかつ頭側に中心子が存在していることを証明し、精子頭部を卵子の細胞質に注入する治療法(ICSI)により産仔が得られることを明らかにした。従来のDDSは臨床的には死んだ精子と見なされるため生殖補助治療には使用されない。Odf2ハプロ不全が原因で起こるDDSの診断がついた場合は射出精子により治療ができることから、患者の負担軽減が期待できると考えられる（Sci Rep.9:14249.2019にて発表)。
② CRISPR/Cas9システムを用いて作製したOdf4欠損マウスを解析し、男性不妊が発症する原因を明らかにした。具体的には、Odf4遺伝子欠損雄マウスの精子の光学および電子顕微鏡による形態解析、尾部の屈曲奇形と培地の浸透圧との関係の解析、Odf4欠損により消失する分子の発見に成功し、さらに解析を進めている。また、Odf4-EGFPトランスジェニック(Tg)マウスを作製した。抗マウスOdf4抗体が有効でないため、Tg精子および精巣を用いてOdf4の局在を蛍光顕微鏡や免疫電顕等にて解析し、免疫沈降により関連分子を解明する計画である。
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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
Odf2ハプロ不全により雄性不妊が発症することを発見すると共に、従来では治療不可能であると考えられていたDecapitated and decaudated spermatozoa (DDS)が、Odf2遺伝子異常によるDDS (Odf2-DDS)の場合にはICSIによって治療ができることを明らかにし、英文論文発表・プレスリリース（Sci Rep.9:14249.2019、2019年10月18日千葉大学ニュースリリース、2019年11月1日科学新聞第3751号、2019年10月23日QLifePro医療ニュース)によって国内外に広く公表した。
Odf4欠損マウスの雄性不妊の原因を解明した。Odf4関連分子を見つけ、現在解析を進めている。Odf4 TgマウスとOdf4遺伝子欠損マウスを交配し、レスキューマウスを作製中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の研究により、Odf4関連分子が見つかったためこれらと不妊との関連を解析する。Odf4レスキューマウスを作製し、Odf4欠損が雄性不妊症の原因であることを確証する。Odf4-EGFP Tgマウスを用いてOdf4の局在を解明するとともに、免疫沈降して共沈したタンパク質をLC-MS/MS(受託解析)にかけ、さらなる関連分子を探る。
Odf2に関しては、Odf2欠損精子の頚部を単離して中心体関連タンパク質を単離する方法を確立する。分離したOdf2KO精子頚部を密度勾配法と超遠心を利用して単離し、LC-MS/MSにかけて頚部に局在するタンパク質を同定する。
エクアトリンに関しては、抗Eqtn抗体を用いてヒト精子のハムスターテストを行い、ヒトにおけるエクアトリンと精子卵子接着-結合の関連を解析する。
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| Remarks |
新聞掲載：Odf2遺伝子欠損によるマウス不妊症発見 千葉大など治療、妊娠・出産に成功 Scientific News 科学新聞 2019年11月1日 第3751号
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Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Odf2 haploinsufficiency causes a new type of decapitated and decaudated spermatozoa, Odf2-DDS, in mice.2019
Author(s)
Ito C, Akutsu H, Yao R, Yoshida K, Yamatoya K, Mutoh T, Makino T, Aoyama K, Ishikawa H, Kunimoto K, Tsukita S, Noda T, Kikkawa M, Toshimori K.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 9
Pages: 14249
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Dephosphorylation of protamine 2 at serine 56 is crucial for murine sperm maturation in vivo.2019
Author(s)
Itoh K, Kondoh G, Miyachi H, Sugai M, Kaneko Y, Kitano S, Watanabe H, Maeda R, Imura A, Liu Y, Ito C, Itohara S, Toshimori K, Fujita J.
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Journal Title
Sci Signal.
Volume: 12
Pages: eaao7232
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Deficiency of lysyl hydroxylase 2 in mice causes systemic endoplasmic reticulum stress leading to early embryonic lethality.2019
Author(s)
Kasamatsu A, Uzawa K, Hayashi F, Kita A, Okubo Y, Saito T, Kimura Y, Miyamoto I, Oka N, Shiiba M, Ito C, Toshimori K, Miki T, Yamauchi M, Tanzawa H.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 512
Pages: 486-491
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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