新規分泌タンパク機能アッセイ系を用いた、哺乳類SSCニッチの誘導メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 19J22868
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分42020:獣医学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 内田 あや 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 精巣 / 精巣網 / セルトリバルブ / SOX17 / Luminal flow / レチノイン酸 / FGF / 精原幹細胞 / Sox17

研究開始時の研究の概要

精子産生の源である精原幹細胞（SSC）は体細胞の作り出す微小環境（ニッチ）により支えられているが、SSCニッチの誘導・制御機構の多くは明らかとなっていない。我々は哺乳類における固定的SSC ニッチであるセルトリバルブ（SV）領域に着目し、SV領域の解析で得られた知見をもとにSSCニッチ誘導因子の解明を試みる。さらに、同定されたニッチ誘導因子・阻害因子をマイクロビーズに吸着させ生体精巣内に移植する事で、SSCニッチの人為的異所的構築および誘導阻害を試みる。

研究実績の概要

哺乳類精巣で作られた精子は曲精細管（ST）管腔へと放出され、管腔内液の流れ（Luminal flow）に乗って精巣網（RT）へ運ばれる。しかし、精子発生制御においてRTがどのような機能的役割を担うのかは不明である。RTとSTの境界部にはセルトリ細胞からなる弁様構造であるセルトリバルブ（SV）が存在するが、これは隣接するRTからのパラクラインシグナルにより、細胞非自律的に誘導される(Imura-Kishi & Uchida et al., 2021)。我々はマウスRT上皮細胞でSox17が発現する事を明らかにし、RT特異的なSox17欠損（cKO）雄マウスが不妊となる事を見出した。そこで、RTにおけるSox17発現を軸とした、RTによるSV形成誘導機構、および精子発生制御機構の解明を目的とし本年度は研究を行った。cKOマウスでは生後４週齢以降、SV弁様構造の破綻、および異所性の円形精子細胞の出現が観察された。SV弁の破綻に伴い、STではLuminal flowの逆流、および伸長型精子細胞以降の精細胞減少による精子発生異常が観察された。また、cKOマウスのRT上皮細胞では明らかな組織学的異常は見られない一方、scRNAseq解析からcKO RT上皮では成長因子をコードする遺伝子群の発現が低下傾向にある事を見出した。これにより、RTにおけるSOX17発現がSV弁形成に必要な事、そしてSV弁が、STにおける精子発生に必須の機能を担う事を示した。これらの成果は、RT・SVが精巣全体のホメオスタシスを制御するという、新たな解剖学的な知見を提供するものである。以上の成果は現在国際誌へと投稿中である。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Low retinoic acid levels mediate regionalization of the Sertoli valve in the terminal segment of mouse seminiferous tubules (2021)
  • 著者名/発表者名: Imura-Kishi Kasane、Uchida Aya、Tsunekawa Naoki、Suzuki Hitomi、Takase Hinako M.、Hirate Yoshikazu、Kanai-Azuma Masami、Hiramatsu Ryuji、Kurohmaru Masamichi、Kanai Yoshiakira
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 1110-1110
  • DOI: 10.1038/s41598-020-79987-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development and function of smooth muscle cells is modulated by Hic1 in mouse testis (2020)
  • 著者名/発表者名: Uchida Aya、Sakib Sadman、Labit Elodie、Abbasi Sepideh、Scott R. Wilder、Underhill T. Michael、Biernaskie Jeff、Dobrinski Ina
  • 雑誌名: Development 巻: 147 ページ: 185884-185884
  • DOI: 10.1242/dev.185884
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct Regulatory Programs Control the Latent Regenerative Potential of Dermal Fibroblasts during Wound Healing (2020)
  • 著者名/発表者名: Abbasi Sepideh、Sinha Sarthak、Labit Elodie、Rosin Nicole L.、Yoon Grace、Rahmani Waleed、Jaffer Arzina、Sharma Nilesh、Hagner Andrew、Shah Prajay、Arora Rohit、Yoon Jessica、Islam Anowara、Uchida Aya、Chang Chih Kai、Stratton Jo Anne、Scott R. Wilder、Rossi Fabio M.V.、Underhill T. Michael、Biernaskie Jeff
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 27 号: 3 ページ: 396-412.e6
  • DOI: 10.1016/j.stem.2020.07.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Competition for Mitogens Regulates Spermatogenic Stem Cell Homeostasis in an Open Niche (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitadate Y., Jorg DJ., Tokue M,. Maruyama A., Ishikawa R., Tsuchiya S., Segi-Nishida E., Nakagawa T., Uchida A., Kimura-Yoshida C., Mizuno S., Sugiyama F., Azami T., Ema M., Noda C., Kobayashi S., Matsuo I., Kanai Y., Nagasawa T., Sugimoto Y., Takahashi S., Simons BD., Yoshida S.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 24 号: 1 ページ: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.013
  • NAID: 120007128265
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] マウス精巣網SOX17を介したセルトリバルブの形成、および精子発生制御機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 内田あや, 鈴木穂香, 高瀬比菜子, 平手良和, 平松竜司, 宮東昭彦, 秋元義弘, 金井正美, 金井克晃
  • 学会等名: 獣医解剖アカデミア
• [学会発表] マウス精巣網を介したセルトリバルブの形成および精子発生制御機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 内田 あや，鈴木 穂香 ，高瀬 比菜子 ，平手 良和 ，平松 竜司 ，宮東 昭彦，秋元 義弘，金井 正美，金井 克晃
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] Hic1 modulates the development and function of testicular smooth muscle cells in mouse testis (2020)
  • 著者名/発表者名: Aya Uchida, Sadman Sakib, Elodie Labit, Sepideh Abbasi, Wilder R. Scott, Michael T. Underhill, Jeff Biernaskie, Ina Dobrinski.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting: Germ Cells
  • 国際学会
• [学会発表] 生後の精巣発達は精巣平滑筋に発現する転写因子Hic1により制御される (2020)
  • 著者名/発表者名: 内田あや、金井克晃、Ina Dobrinski
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] マウス精巣網でのSOX17によるセルトリバルブと精子発生の制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 内田あや
  • 学会等名: 新学術領域研究『配偶子インテグリティの構築』『全能性プログラム』合同公開シンポジウム
• [学会発表] Non-cell Autonomous Regionalization of Sertoli Valve Niche in the Terminal Segment of the Seminiferous Tubules of Mouse Testes (2019)
  • 著者名/発表者名: Aya Uchida
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Germinal Stem Cell Biology
  • 国際学会
• [学会発表] 生体精巣内ビーズ移植法による精原幹細胞ニッチ関連因子の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内田あや，貴志かさね，吉垣太聖, 平松竜司，金井克晃
  • 学会等名: 繁殖生物学会
• [学会発表] マウス精巣の内圧と精子発生能 (2019)
  • 著者名/発表者名: 内田あや
  • 学会等名: 第 2 回 新学術領域研究「配偶子インテグリティの構築」領域会議
• [備考] 獣医解剖学教室、研究紹介
  • URL: http://www.vm.a.u-tokyo.ac.jp/kaibo/seibunnka.html#luminalflow