ヒト精子幹細胞の長期培養系の確立

• 研究課題/領域番号: 18H02935
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56030:泌尿器科学関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 篠原 美都 京都大学, 医学研究科, 助教 (10372591)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
• キーワード: 精子 / 幹細胞 / 生殖 / 不妊症 / 不妊

研究成果の概要

精子幹細胞は持続的に自己複製分裂し精細管内に移植すると精子を産生できる。本研究では新しい不妊症治療の開発を目指し、ヒト精子幹細胞の操作技術を検討した。ヒト精原細胞の表面抗原を検索しCXCR4の発現を見出した。また小分子化合物ライブラリーを用いて精原細胞の分裂を促す化合物の検索や、精子幹細胞の自己複製因子GDNFのファミリー分子であるARTN、NRTN, PSPNなどや、FGFのファミリー分子、精原細胞の生存に関わるとされるBMPファミリー分子などの検索を行った。これらの結果をもとに、GFRA3のリガンドARTNなどを加え培養したところ試験管内で２ヶ月以上持続するコロニー形成が認められた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

小児悪性腫瘍患者の生存率は近年向上したが、放射線治療や薬物療法の副作用として不妊になるケースが多い。精子凍結ができない小児患者の妊孕性を担保する方法として、あらかじめ精子幹細胞を凍結保存し治療後に精細管内へ移植する試みが海外にて進められている。しかし小児精巣から採取できる精子幹細胞は極めて少なく、試験管内にて増幅する技術が必要とされている。また培養を行うことで悪性腫瘍細胞の混入を防ぐことができるという利点もある。本研究の成果はヒト精子幹細胞の試験管内増幅技術の確立のために不可欠であるヒト精子幹細胞のマーカー分子や増殖を促す因子を同定した点で、学術的・社会的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] OGG1 protects mouse spermatogonial stem cells from reactive oxygen species in culture (2021)
  • 著者名/発表者名: Mori Y, Ogonuki N, Hasegawa A, Kanatsu-Shinohara M, Ogura A, Wang Y, McCarrey JR, Shinohara T.
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 104 号: 3 ページ: 706-716
  • DOI: 10.1093/biolre/ioaa216
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An interplay of NOX1-derived ROS and oxygen determines the spermatogonial stem cell self-renewal efficiency under hypoxia. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroko Morimoto, Takuya Yamamoto, Takehiro Miyazaki, Harumi Ogonuki, Atsuo Ogura, Takashi Tanaka, Mito Kanatsu-Shinohara , Chihiro Yabe-Nishimura, Hongliang Zhang, Yves Pommier, Andreas Trumpp, Takashi Shinohara
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 35(3-4) 号: 3-4 ページ: 250-260
  • DOI: 10.1101/gad.339903.120
  • NAID: 120006951673
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Autologous transplantation of spermatogonial stem cells restores fertility in congenitally infertile mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara Mito、Ogonuki Narumi、Matoba Shogo、Ogura Atsuo、Shinohara Takashi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 14 ページ: 7837-7844
  • DOI: 10.1073/pnas.1914963117
  • NAID: 120006826644
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CD2 is a surface marker for mouse and rat spermatogonial stem cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M, Chen G, Morimoto H, Shinohara T.
  • 雑誌名: J Reprod Dev. 巻: Mar 26. 号: 4 ページ: 1-32
  • DOI: 10.1262/jrd.2020-019
  • NAID: 130007888738
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transgenesis and genome editing of mouse spermatogonial stem cells by lentivirus pseudotyped with Sendai virus F protein. (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, T. and Kanatsu-Shinohara, M.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 14 号: 3 ページ: 447-461
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.02.001
  • NAID: 120006936408
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Expression and functional analyses of EPHA2 in mouse spermatogonial stem cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, H., Kanatsu-Shinohara, M., Orwig, K. E. and Shinohara, T.
  • 雑誌名: Biol. Reprod. 巻: 102 号: 1 ページ: 220-232
  • DOI: 10.1093/biolre/ioz156
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aging of spermatogonial stem cells by Jnk-mediated glycolysis activation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara, M., Yamamoto, T., Toh, H., Kazuki, Y., Kazuki, K., Imoto, J., Ikeo, K., Oshima, M., Shirahige, K., Iwama, A., Nabeshima, Y., Sasaki, H. and Shinohara, T.
  • 雑誌名: PNAS 巻: 116 号: 33 ページ: 16404-16409
  • DOI: 10.1073/pnas.1904980116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sendai virus-mediated transduction of mammalian spermatogonial stem cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S., Kanatsu-Shinohara, M., Shinohara T.
  • 雑誌名: Biol. Reprod. 巻: 100 号: 2 ページ: 523-534
  • DOI: 10.1093/biolre/ioy192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible inhibition of the blood-testis barrier protein improves stem cell homing in mouse testes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M, Morimoto H, Watanabe S, Shinohara T.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 号: 6 ページ: 511-522
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-093
  • NAID: 130007530501
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり
• [学会発表] 睡眠構築の変化が精子形成に及ぼす影響の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都・林悠
  • 学会等名: ＡＭＥＤ－ＣＲＥＳＴ機能低下 領域会議
• [学会発表] 精子幹細胞の老化機構の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都・篠原隆司
  • 学会等名: 京都大学・医薬系研究交流サロン メディカルイノベーション卓越大学院プログラム キックオフ企画
• [学会発表] 精子幹細胞の自己複製と維持のメカニズムの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: 第23回日本女性科学者の会
  • 招待講演
• [学会発表] 精子幹細胞の老化において精巣支持環境が果たす役割の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: 新学術領域「幹細胞老化と疾患」第５回領域会議
• [学会発表] 長期培養における精子幹細胞の老化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: 第１回ＡＭＥＤ－ＣＲＥＳＴ機能低下・睡眠グループ分科会
• [学会発表] 精子を作る幹細胞とその操作技術 (2018)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: 日本女性科学者の会 ６０周年記念シンポジウム
• [備考] 精子幹細胞の自家移植により先天性男性不妊症が回復することを発見－先天性不妊症にも柔軟性
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2019/200331_1.html