Establishment of In Vivo Genome-Wide Screening Toward Spermatogenesis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20972
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0906:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: NOGUCHI YUKI 京都大学, 高等研究院, 研究員 (30965562)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: in vivo スクリーニング / CRISPR-Cas9 / sgRNAライブラリースクリーニング / 精子形成

Outline of Final Research Achievements

The CRISPR/Cas9 sgRNA library screening has been a powerful method for exploring molecular mechanisms in biology, particularly useful for studying cancer cell proliferation and aiding drug development. Challenges arise when the screening targets biochemical reactions unrelated to cell growth, requiring stable experimental setups to reduce false positive hits. Implementing these methods in live animals, especially mice, has been difficult. To establish the in vivo genome-wide screening system, this study applied a repeated library reconstruction technique, called revival screening, to mouse testes. By utilizing this novel in vivo screening system to analyze biochemical reactions in mature sperm, we successfully identified crucial factors affecting sperm quality during spermatogenesis.

Free Research Field

ゲノミクス、発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、世界的な人口爆発を解決すべく、女性のみならず男性も使用可能な避妊薬(男性避妊薬)の開発が希求されており、Bill & Melinda Gates Foundationに代表される財団が大規模なグラントを提供している。本研究で樹立した、精巣を標的とするin vivoスクリーニング法は、このような男性避妊薬や不妊症治療薬などの創薬ターゲットを網羅的に同定することができる可能性があり、基礎医学的にも社会的にも波及効果が期待される。また、精巣のみならず、その他の臓器に対しても同様のスクリーニングを適用することで、さまざまな基礎的な分子メカニズム、病態理解、そして創薬開発に繋がることが期待される。