精子幹細胞の分化過程における甲状腺機能の役割の解明

• 研究課題/領域番号: 21K20993
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0906:生体機能および感覚に関する外科学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 松本 大輔 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (30906540)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 精巣器官培養 / 甲状腺ホルモン / 精子形成過程 / 不妊 / 器官培養 / 甲状腺機能 / 精子幹細胞 / 男性不妊症

研究開始時の研究の概要

精子幹細胞の分化と甲状腺機能の関与を解析するため、精巣の器官（体外）培養系を用いる。これにより精子幹細胞とその周辺細胞に対して甲状腺機能が与える影響を経時的に観察可能となる。器官培養系の確立方法としては、出生直後の実験動物の精巣から精巣白膜を除去し、3mm3角に細切した後、培養液とアガロースゲルを用いて、気相液相鏡面培養を行う。数週間程度の培養が可能であり、TSHやT3、T4を添加し培養することで、甲状腺機能が細胞分化、増殖へ与える影響を評価できる。評価には、組織学的検討の他に、細胞をシングルセル化した後フローサイトメトリーによる検討、さらにマイクロアレイ解析による関連遺伝子検索などを行う。

研究実績の概要

男性不妊症の原因の9割は特発性の精子形成障害だが、その全容は未だ解明されていない。精子幹細胞は幼若期に分化し、その細胞数が規定され、精子の供給源として重要である。私たちは、これまで停留精巣における精子幹細胞の分化異常について研究を進めてきた。その過程で、甲状腺機能低下症を合併した症例では精子幹細胞数が有意に増加することを見出した。そこで本研究の目的は、精子幹細胞の分化過程における甲状腺機能の役割の解明とした。本研究では、精巣組織を体外で培養する器官培養系を確立し、甲状腺ホルモンによる精巣構成細胞の形質変化をフローサイトメトリーやマイクロアレイなどを用いて解析する。本研究の成果は、精子幹細胞の分化・増殖過程の解明につながる。さらに、甲状腺機能の評価による男性不妊症のリスク予測や、新規治療薬開発が期待できると考えた。 上記の研究目的と研究実施計画に沿って研究を開始し、引き続き幼若期ラット精巣の最適な器官培養環境を模索している。培養環境により精巣組織に異なる変化がみられており、組織学的な観点からと、分子生物学的な観点から比較検討を開始している。また、培養した精巣組織の分化・増殖の状態を評価するための最適な免疫染色マーカーを探索しており、生殖細胞に関しては抗DDX-4抗体や抗GFRα1抗体などを用いて発達段階の違いを染め分け、セルトリ細胞については抗AMH抗体や抗Sox9抗体などを候補としている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

実験計画書では、初年度に精巣の器官培養系を確立し、次年度では甲状腺ホルモンやその他の試薬による精子形成過程への影響を調べる計画であった。精巣組織の組織学的な評価方法については定まってきたが、精巣器官培養系の確立はまだできていないため、進捗としてはやや遅れている状況である。

今後の研究の推進方策

精巣器官培養系の確立を優先事項として取り組む。
培養組織に甲状腺ホルモンを含む試薬を作用させ、組織の変化に関わる形態学的、分子生物学的な違いを同定し機序の解明を行う。