精子幹細胞の階層性を制御する分子機構の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25711014
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 中川 俊徳 基礎生物学研究所, 生殖細胞研究部門, 助教 (50456894)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 幹細胞 / 精巣 / 精子

Outline of Annual Research Achievements

精子幹細胞には、実際に正常な状態で幹細胞として振る舞う細胞(ASC)と、通常ならば分化するが障害を受けた時に幹細胞能を発揮する細胞(PSC)が存在する。ASCからPSCは生み出されることから、精子幹細胞には階層性があることが示されている。本研究は、精子幹細胞の階層性を制御する分子機構を明らかにすることを目的とした。
前年度までにマイクロアレイによるスクリーニングと精子幹細胞の培養系によるさらなる絞り込みにより、二つの候補遺伝子を見出した。これらの遺伝子は、精子幹細胞維持に必須のGDNFシグナルの下流で働くことを明らかにした。また、候補遺伝子の一つを、培養精子幹細胞に強制発現させると、ASCに発現するGFRa1遺伝子の発現を上昇させることを明らかにした。さらに、この候補遺伝子は、もう一つの候補遺伝子の発現を劇的に上昇させることから、これら候補遺伝子の間で、発現が制御されると考えられる。次に、候補遺伝子の一つを条件的に破壊できるfloxマウスを作成し、生殖細胞特異的に破壊した。現在のところ、2から3ヶ月齢の成体マウスでは、精子形成に目立った表現系は見られない。今後、2年を超える老齢マウスでの解析を行う。また、生殖細胞に傷害を与え、その後の回復期の解析を行う。もう一つの遺伝子に関しても生体内での遺伝子破壊を行い、解析中である。こちらも2から3ヶ月齢の成体マウスでは目立った表現系は見られないので、老齢マウスでの解析や傷害後の回復期の解析を行う。また、候補遺伝子のプロモーターを利用し、細胞系譜解析を行った。その結果、精子幹細胞が高効率で標識され、精子幹細胞の階層をより詳細にすることができた。この成果をまとめた論文を現在執筆中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の目的としていた遺伝子の候補を同定、培養細胞を用いた機能解析は終了したが、精巣特異的に遺伝子を破壊したマウスの解析が一部終了していない。具体的には、老齢マウスや再生時での解析がまだ完了しておらず、論文執筆までには至っていない。

Strategy for Future Research Activity

注目する二つの候補遺伝子を破壊しても、2から3ヶ月齢の若いマウスでは精子形成に目立った表現系は見られなかった。そこで、老齢マウスで解析を行い、長期にわたる精子形成に与える影響を検討する。また、薬剤投与したことによる傷害後の回復期にどのような影響があるか検討する。

Causes of Carryover

本研究を遂行するために、老齢マウスや傷害後の回復期の精子形成の解析のため必要となる。また、本研究の一部の成果をまとめた論文を投稿するため必要となる。

Expenditure Plan for Carryover Budget

マウス個体に投与する薬剤、FACSや免疫染色などの分子生物学実験のための試薬の購入に使用する。
論文の投稿のため、文章校正や論文投稿費用として使用する。