1細胞RNAsequenceによる血液精巣関門の成立の解明と男性不妊治療への応用

• 研究課題/領域番号: 20K18149
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56030:泌尿器科学関連
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 加藤 大貴 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 研究員 (00620931)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 停留精巣 / セルトリ細胞 / 男性不妊 / シングルセル / 精巣 / 造精機能障害 / 精子幹細胞 / 血液精巣関門 / Claudin 11 / 発生・分化

研究開始時の研究の概要

本研究では、精子形成障害モデルとして停留精巣を用い、血液精巣関門を形成するセルトリ細胞の機能を解析することで精細胞の分化障害の原因を解明することを目的とする。不妊治療という観点からヒトへの臨床応用を考えたとき、精子の源となる精細胞への遺伝子操作は適切ではない。一方、精子形成の足場となるセルトリ細胞を誘導することで精細胞の分化を促すことが可能になれば、生命倫理の問題を克服できる。1細胞RNA-sequenceの技術を用いて停留精巣モデルにおけるセルトリ細胞の機能解析を行い、血液精巣関門の形成に関わる因子を解明し、血液精巣関門をターゲットにした精細胞の分化異常を克服する新規治療に発展させる。

研究成果の概要

セルトリ細胞は精子形成の足場となる体細胞で、細胞間接着の成立などを介して精子形成細胞の正常な分化をサポートする。当初のSingle cell RNA sequenceでは期待した成果を得られず、停留精巣のセルトリ細胞機能に関して研究を行い成果を得た。停留精巣(片側122例、両側 23例)を対象として、停留精巣の精巣生検組織とセルトリ細胞機能の関連を調べた。生後2歳以下の両側停留精巣患児のうち、セルトリ細胞機能が低下している症例では、精子形成細胞数が有意に少なく、将来男性不妊をきたすハイリスク群になり、造精機能障害リスクの層別化ができることをJournal of Urologyに発表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

停留精巣は幼少期から精子形成細胞数の減少がみられることが知られている。精巣生検における1精細管断面あたりの平均精子形成細胞数は、造精機能障害の予測因子となり、不妊リスクの指標として長年使用されてきたが、精巣生検は侵襲を伴うことが問題である。今回、私たちは生検を行わずに、セルトリ細胞の機能に注目して、不妊リスクを予測するバイオマーカーを確立し得た。停留精巣術後の父性獲得率は、片側例で89.5%、両側例で62%と報告され、その原因のひとつがセルトリ細胞の機能異常に起因する可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Phagocytosis model of calcium oxalate monohydrate crystals generated using human induced pluripotent stem cell-derived macrophages (2024)
  • 著者名/発表者名: Okada Tomoki、Okada Atsushi、Aoki Hiromasa、Onozato Daichi、Kato Taiki、Takase Hiroshi、Ohshima Shigeru、Sugino Teruaki、Unno Rei、Taguchi Kazumi、Hamamoto Shuzo、Ando Ryosuke、Shimada Issei S.、Hashita Tadahiro、Iwao Takahiro、Matsunaga Tamihide、Yasui Takahiro
  • 雑誌名: Urolithiasis 巻: 52 号: 1 ページ: 51-51
  • DOI: 10.1007/s00240-024-01553-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Multicenter, Prospective, Non-randomized Study Evaluating Surgical hand Preparation between Double-Gloving and Single-Gloving for Preventing Postoperative Infection in Robotic and Laparoscopic Minimally Invasive Surgeries (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takashi, Taguchi Kazumi, Isobe Teruki, Matsuyama Nayuka, Hattori Tatsuya, Unno Rei, Kato Taiki, Etani Toshiki, Hamakawa Takashi, Fujii Yasuhiro, Ikegami Yosuke, Kamiya Hiroyuki, Hamamoto Shuzo, Nakane Akihiro, Ando Ryosuke, Maruyama Tetsuji, Okada Atsushi, Kawai Noriyasu, Yasui Takahiro
  • 雑誌名: Urol J 巻: 20 ページ: 109-115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Surgical management of prepubertal testicular tumors: A 30‐year study in our institution (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishio Hidenori、Mizuno Kentaro、Kato Taiki、Kamisawa Hideyuki、Kurokawa Satoshi、Nakane Akihiro、Maruyama Tetsuji、Kawai Noriyasu、Yasui Takahiro、Hayashi Yutaro
  • 雑誌名: International Journal of Urology 巻: 30 号: 6 ページ: 521-525
  • DOI: 10.1111/iju.15168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postoperative Bladder Neck to Pubic Symphysis Ratio Predictive for De Novo Overactive Bladder after Robot-Assisted Radical Prostatectomy (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama Nayuka, Naiki Taku, Hamamoto Shuzo, Sugiyama Yosuke, Kubota Yasue, Hamakawa Takashi, Etani Toshiki, Iwatsuki Shoichiro, Taguchi Kazumi, Ota Yuya, Gonda Masakazu, Aoki Maria, Morikawa Toshiharu, Kato Taiki, Okada Atsushi, Yasui Takahiro
  • 雑誌名: Diagnostics 巻: 13 号: 20 ページ: 3173-3173
  • DOI: 10.3390/diagnostics13203173
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Usefulness of uroflowmetry for the management of urethral prolapse in a prepubertal girl (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Daisuke、Mizuno Kentaro、Kamisawa Hideyuki、Kato Taiki、Nishio Hidenori、Kurokawa Satoshi、Nakane Akihiro、Kubota Hiroki、Maruyama Tetsuji、Yasui Takahiro、Hayashi Yutaro
  • 雑誌名: Journal of Pediatric Surgery Case Reports 巻: 92 ページ: 102616-102616
  • DOI: 10.1016/j.epsc.2023.102616
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Successful treatment with enfortumab-vedotin of metastatic signet ring cell cancer expressing nectin-4 and originating from the bladder (2023)
  • 著者名/発表者名: Aoki M, Naiki T, Naiki-Ito A, Morikawa T, Matsuyama N, Torii K, Kato T, Maruyama T, Inaguma S, Yasui T.
  • 雑誌名: IJU Case Reports 巻: 7 号: 2 ページ: 110-114
  • DOI: 10.1002/iju5.12678
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] XR（VR・AR・MR）とメタバースの最前線 第4回 泌尿器科手術におけるVRとメタバースの活用について (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡田 淳志、大橋 一也、杉本 真樹、谷口 直嗣、林 知樹、野田 祐介、岡田 朋記、茶谷 亮輔、河瀨 健吾、永井 隆、加藤 大貴、太田 裕也、杉野 輝明、海野 怜、岩月 正一郎、恵谷 俊紀、田口 和己、内木 拓、濵本 周造、河合 憲康、戸澤 啓一、安井 孝周
  • 雑誌名: インナービジョン 巻: 38 ページ: 76-80
• [雑誌論文] 精巣付属小体捻転(精巣垂捻転・精巣上体垂捻転) (2023)
  • 著者名/発表者名: 西尾 英紀、水野 健太郎、林 祐太郎、松本 大輔、加藤 大貴、丸山 哲史
  • 雑誌名: 小児外科 巻: 55 ページ: 937-946
• [雑誌論文] 女性外陰形成術(特集：これならわかる性分化疾患) (2023)
  • 著者名/発表者名: 水野 健太郎、西尾 英紀、林 祐太郎、松本 大輔、加藤 大貴、丸山 哲史
  • 雑誌名: 小児外科 巻: 55 ページ: 1331-1336
• [雑誌論文] Low Serum Inhibin B/Follicle-Stimulating Hormones and Anti-Mullerian Hormone/Follicle-Stimulating Hormones Ratios as Markers of Decreased Germ Cells in Infants with Bilateral Cryptorchidism (2021)
  • 著者名/発表者名: Kato T, Mizuno K, Matsumoto D, Nishio H, Nakane A, Kurokawa S, Kamisawa H, Maruyama T, Iwatsuki S, Umemoto Y, Yasui T, Hayashi Y
  • 雑誌名: J Urology 巻: 207 号: 3 ページ: 701-709
  • DOI: 10.1097/ju.0000000000002344
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Disorganization of claudin-11 and dysfunction of the blood-testis barrier during puberty in a cryptorchid rat model (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Taiki、Mizuno Kentaro、Nishio Hidenori、Moritoki Yoshinobu、Kamisawa Hideyuki、Kurokawa Satoshi、Nakane Akihiro、Maruyama Tetsuji、Ando Ryosuke、Hayashi Yutaro、Yasui Takahiro
  • 雑誌名: Andrology 巻: - 号: 5 ページ: 231-235
  • DOI: 10.1111/andr.12788
  • 査読あり
• [学会発表] Dysfunction of the Blood Testis Barrier in Undescended Testes and the Role of Androgens in the Blood-Testis Barrier Composition (2023)
  • 著者名/発表者名: Taiki Kato, Kentaro Mizuno, Hidenori Nishio, Daisuke Matsumoto, Hideyuki Kamisawa, Satoshi Kurokawa, Akihiro Nakane, Tetsuji Maruyama, Takahiro Yasui, Yutaro Hayashi
  • 学会等名: 38th Annual Congress of the European Association of Urology
  • 国際学会
• [学会発表] Dysfunction of the Blood Testis Barrier in Undescended Testes and the Role of Androgens in the Blood Testis Barrier Composition (2023)
  • 著者名/発表者名: Taiki Kato, Kentaro Mizuno, Hidenori Nishio, Daisuke Matsumoto, Hideyuki Kamisawa, Satoshi Kurokawa, Akihiro Nakane, Tetsuji Maruyama, Takahiro Yasui, Yutaro Hayashi
  • 学会等名: European Association of Urology Annual Congress
  • 国際学会
• [学会発表] 停留精巣患児における男性不妊リスクの層別化 ～術前の血清ホルモン値から精子形成細胞数を予測する～ (2023)
  • 著者名/発表者名: 加藤大貴、丸山哲史、梅本幸裕、松本大輔、岩月正一郎、水野健太郎、西尾英紀、安井孝周、林祐太郎
  • 学会等名: 日本小児泌尿器科学会
• [学会発表] Disorganization of claudin-11 and dysfunction of the blood-testis barrier during puberty in a cryptorchid rat model. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Taiki, Mizuno Kentaro, Nishio Hidenori, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Ando Ryosuke, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • 学会等名: The 68th Societies for Pediatric Urology annual meeting, 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Abnormal Claudin-11 localization and its effects on the blood-testis barrier function during puberty in a cryptorchid rat model (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Taiki, Mizuno Kentaro, Nishio Hidenori, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Ando Ryosuke, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • 学会等名: 35th Anuual European Association of Urology Congress, 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 血液精巣関門の構成におけるアンドロゲンの関与～停留精巣モデルラットを用いたアンドロゲンレセプターの発現解析～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 加藤大貴、水野健太郎、西尾英紀、安井孝周、林祐太郎
  • 学会等名: 第29回日本小児泌尿器科学会
• [学会発表] 思春期停留精巣モデルラットにおける血液精巣関門関連タンパクCLDN11の発現解析と精細胞の分化に与える影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 11.加藤大貴、水野健太郎、西尾英紀、守時良演、神沢英幸、黒川覚史、中根明宏、丸山哲史、安藤亮介、林祐太郎、安井孝周
  • 学会等名: 第71回名古屋市立大学医学会総会