霊長類カニクイザル精巣を用いたin vitro精子形成系の構築

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K14456
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 石川 祐 (山内) 横浜市立大学, 医学部, 助教 (00966715)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 精子形成 / 器官培養 / 霊長類 / 男性不妊

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の精子は精子幹細胞の増殖と多段階からなる高度な形態変化を伴う分化を経て形成される。先行研究において、新生仔マウスやラットの精巣を用いた器官培養法が確立され、精子形成および半数体円形精子細胞形成に成功した。（Sato et al., Nature, 2011; Matsumura et al., Sci. Rep., 2021）。一方、アカゲザル、カニクイザル等の霊長類では、精巣組織を使ったin vitroでの精子形成・器官培養については国内外を通じて未だ成功例がない。本年度は、カニクイザル精巣組織培養実験において、多種類の凍結保存液の検討を行い、凍結融解精巣サンプルの凍結融解ダメージを軽減させる複数の最適条件を見いだした。また、培養液の抜本的な改良を行うことで、精子形成を進展させる手がかりを得た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

霊長類精巣の凍結融解サンプルを器官培養に用いる場合、凍結融解のダメージが非常に大きいことが懸念されていた。その点において、凍結保存液の検討を行い、最適化ができた。また培養液の改良も順調に進行しており、段階的な精子形成の進行において当初の目的を達成できている。

Strategy for Future Research Activity

霊長類に特化した培養液の作製のため、現在の作製中の培地組成をさらに精査し、精子形成が進行する条件を決定する。現在は市販の基礎培地を用いているため、培地組成が明らかなものとそうでないものについて成分分析（LC-MS）を行い、霊長類の精子形成に必須な因子の探索を行う。

Causes of Carryover

遺伝子発現解析を行う予定であったが当初より進捗が遅れていたため、次年度に持ち越しとした。

Research Products

• [Journal Article] Multiple ageing effects on testicular/epididymal germ cells lead to decreased male fertility in mice (2024)
  • Author(s): Tsutomu Endo, Kiyonori Kobayashi, Takafumi Matsumura, Chihiro Emori, Manabu Ozawa, Shimpei Kawamoto, Daisuke Okuzaki, Keisuke Shimada, Haruhiko Miyata, Kentaro Shimada, Mayo Kodani, Yu Ishikawa-Yamauchi, Daisuke Motooka, Eiji Hara, Masahito Ikawa
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 7(1) Pages: 1-6
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05685-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Improvements in_in vitro_spermatogenesis: oxygen concentration, antioxidants, tissue-form design, and space control (2024)
  • Author(s): Takehiko OGAWA, Takafumi MATSUMURA, Tatsuma YAO, Hiroshi KIMURA, Kiyoshi HASHIMOTO, Yu ISHIKAWA-YAMAUCHI, Takuya SATO
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development Volume: 70(1) Pages: 1-9
  • DOI: 10.1262/jrd.2023-093
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Age-related decline in spermatogenic activity accompanied with endothelial cell senescence in male mice_ (2023)
  • Author(s): Manabu Ozawa, Hideto Mori, Tsutomu Endo, Yu Ishikawa-Yamauchi, Daisuke Motooka, Chihiro Emori, Masahiro Ikawa
  • Journal Title: iScience_ Volume: 26(12) Pages: 108456-108456
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.108456
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Culture-space control is effective in promoting haploid cell formation and spermiogenesis in vitro in neonatal mice. (2023)
  • Author(s): Kiyoshi Hashimoto, Hisakazu Odaka, Yu Ishikawa-Yamauchi, Shino Nagata, Hiroko Nakamura, Hiroshi Kimura, Takuya Sato, Kazuhide Makiyama, Takehiko Ogawa
  • Journal Title: Scientific reports_ Volume: 13(1) Pages: 12354-12354
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39323-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Generation of rat offspring using spermatids produced through in vitro spermatogenesis._ (2023)
  • Author(s): Takafumi Matsumura, Kumiko Katagiri, Tatsuma Yao, Yu Ishikawa-Yamauchi, Shino Nagata, Kiyoshi Hashimoto, Takuya Sato, Hiroshi Kimura, Takashi Shinohara, Makoto Sanbo, Masumi Hirabayashi, Takehiko Ogawa
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 13(1) Pages: 12105-12105
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39304-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 加齢に伴う卵子透明帯の構造的変化が受精に及ぼす影響について (2023)
  • Author(s): 山内（石川）祐、江森 千紘、小林 清訓、森 秀人、遠藤 墾、小沢 学、伊川 正人
  • Organizer: 第64回日本卵子学会