生体を模倣して精細管を構築し精子形成を実現する細胞培養システムの開発

• 研究課題/領域番号: 17H05098
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 泌尿器科学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 古目谷 暢 横浜市立大学, 医学研究科, 客員研究員 (60721082)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2017年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
• キーワード: 男性不妊 / 精子形成 / オルガノイド / マイクロ流体システム / トランスクリプトーム / 細胞培養 / 細胞・組織培養 / 再生医学 / マイクロ流体デバイス

研究成果の概要

精細管を切り開いた層構造を再現した精細管シートデバイスによって、3 か月の長期にわたりSOX9、ZO1、ARを発現したセルトリ細胞シートを維持でき、精子形成も減数分裂の初期まで進展した。精細管形成過程を再現した培養法によって、生体内と類似した立体構造
をもつオルガノイドができ、精子形成が減数分裂まで進展した。トランスクリプトーム解析によりセルトリ細胞の成熟に必要な転写因子と成熟マーカーの候補遺伝子を探索した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

不妊症の50～60%に関与する男性不妊の病態解明や治療法の開発をすすめるうえで、ヒトin vitro実験系の確立が重要である。特に細胞培養系によりiPS細胞を用いたin vitro精子形成が実現できれば研究推進が強く期待できる。本研究は、精細管の基本である層構造および精細管の管腔形成過程を再現することで精子形成を減数分裂初期まで進展させることができた。細胞培養下でのヒトin vitro精子形成の実現に向けた貴重な知見を得ることが出来た。

研究成果

• [雑誌論文] Antioxidant Vitamins and Lysophospholipids Are Critical for Inducing Mouse Spermatogenesis Under Organ Culture Conditions (2020)
  • 著者名/発表者名: Sanjo H, Yao T, Katagiri K, Sato T, Matsumura T, Komeya M, Yamanaka H, Yao M, Matsuhisa A, Asayama Y, Ikeda K, Kano K, Aoki J, Arita M, Ogawa T.
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: online ahead of print 号: 7 ページ: 9480-9497
  • DOI: 10.1096/fj.202000245r
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vitro spermatogenesis in two‐dimensionally spread mouse testis tissues (2019)
  • 著者名/発表者名: Komeya Mitsuru、Yamanaka Hiroyuki、Sanjo Hiroyuki、Yao Masahiro、Nakamura Hiroko、Kimura Hiroshi、Fujii Teruo、Sato Takuya、Ogawa Takehiko
  • 雑誌名: Reproductive Medicine and Biology 巻: 18 号: 4 ページ: 362-369
  • DOI: 10.1002/rmb2.12291
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neonatal testis growth recreated in vitro by two-dimensional organ-spreading. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima K, Nakamura H, Komeya M, Yamanaka H, Makino Y, Okada Y, Akiyama H, Torikai N, Sato T, Fujii T, Kimura H, *Ogawa T.
  • 雑誌名: Biotechnol Bioeng. 巻: 115 号: 12 ページ: 3030-3041
  • DOI: 10.1002/bit.26822
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vitro spermatogenesis: A century-long research journey, still half way around. (2018)
  • 著者名/発表者名: Komeya M, Sato T, *Ogawa T.
  • 雑誌名: Reprod Med Biol. 巻: 17 号: 4 ページ: 407-420
  • DOI: 10.1002/rmb2.12225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A monolayer microfluidic device supporting mouse spermatogenesis with improved visibility. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka H, Komeya M, Nakamura H, Sanjo H, Sato T, Yao M, Kimura H, Fujii T, Ogawa T.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 885-891
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.04.180
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro mouse spermatogenesis with an organ culture method in chemically defined medium. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sanjo H, Komeya M, Sato T, Abe T, Katagiri K, Yamanaka H, Ino Y, Arakawa N, Hirano H, Yao T, Asayama Y, Matsuhisa A, Yao M, Ogawa T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 号: 2 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0192884
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pumpless microfluidic system driven by hydrostatic pressure induces and maintains mouse spermatogenesis in vitro. (2017)
  • 著者名/発表者名: Komeya M, Hayashi K, Nakamura H, Yamanaka H, Sanjo H, Kojima K, Sato T, Yao M, Kimura H, Fujii T, Ogawa T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 13 号: 1 ページ: 15459-15459
  • DOI: 10.1038/s41598-017-15799-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 静水圧を用いて血流を再現した精巣組織培養システムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 古目谷 暢、小川 毅彦
  • 学会等名: 日本アンドロロジー学会第38回学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] in vitro精子形成システムの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古目谷 暢
  • 学会等名: 日本泌尿器科学会東部総会
  • 招待講演
• [学会発表] シリコン樹脂カバーを併用した精巣組織培養法による精子形成効率の向上 (2018)
  • 著者名/発表者名: 古目谷 暢
  • 学会等名: 第106回 日本泌尿器科学会総会
• [学会発表] シリコン樹脂カバーによる精巣組織培養法の改良 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 美樹、古目谷 暢、小島 一晃、加藤 佐樹子、林 功晃、山中 弘行、佐藤 卓也、三條 博之、矢尾 正祐、中村 寛子、木村 啓志、藤井 輝夫、小川 毅彦
  • 学会等名: 第36回日本アンドロロジー学会
• [備考] 公立大学法人 横浜市立大学生命医科学研究科創薬再生科学小川グループ（生殖再生医学）
  • URL: http://www.tsurumi.yokohama-cu.ac.jp/proteome/ogawa/index.html