長期培養系を用いた精子幹細胞の老化メカニズムの解明

• 研究領域: ステムセルエイジングから解明する疾患原理
• 研究課題/領域番号: 15H01510
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 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): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 幹細胞 / 老化 / 生殖

研究実績の概要

他の体性幹細胞では酸化ストレスやDNA損傷、炎症性サイトカイン、エピゲノム制御など、様々な老化の誘因が指摘されている。これらの因子が生殖幹細胞でも老化の誘因となるのか、生殖幹細胞の老化に特殊性があるのかは全く分かっていない。
本研究では精子幹細胞培養株（GS細胞）の長期培養サンプル（培養開始から５ヶ月と６０ヶ月のGS細胞： “５M-GS細胞”と“６０M-GS細胞”）を用いて老化の表現型を調べた。２８年度の研究では、マイクロアレイや、次世代シークエンサーによる全ゲノム解読などから老化誘導の候補因子を選定し、GS細胞を用いて関与を調べた。siRNA/shRNA を用いてノックダウンを行い、増殖速度やサイトカインへの反応性・遺伝子発現パターン・代謝・移植による幹細胞活性などを調べたところ、幾つかの遺伝子については60M-GS細胞と類似の特徴の誘導が認められた。
多くの老化現象においてエネルギー代謝の変化が伴うことが報告されている。そこで研究代表者らは代謝が精子幹細胞の老化に及ぼす効果を調べ、解糖系代謝の促進が精子幹細胞の自己複製分裂を亢進することを発見した。６０M－GS細胞でも解糖系代謝の亢進が認められるため、精子幹細胞の老化の誘引である可能性が示唆された。
また、クローナル標識した精子幹細胞がどのような動態で精子形成に寄与するかを調べた結果、精子幹細胞の機能的寿命は平均200日前後、最長の例では480日と、極めて長いことが分かった。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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] Myc/Mycn-mediated glycolysis enhances mouse spermatogonial stem cell self-renewal. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M., Tanaka T., Ogonuki N., Ogura A., Morimoto H., Cheng PF., Eisenman RN., Trumpp A., Shinohara T.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 30(23) 号: 23 ページ: 2637-2648
  • DOI: 10.1101/gad.287045.116
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The luteinizing hormone-testosterone pathway regulates mouse spermatogonial stem cell self-renewal by suppressing WNT5A expression in Sertoli cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T., Kanatsu-Shinohara M., Lei Z., Rao CV., Shinohara T.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 7(2) 号: 2 ページ: 279-291
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2016.07.005
  • NAID: 120005825924
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonrandom germline transmission of mouse spermatogonial stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M., Naoki H., Shinohara T.
  • 雑誌名: Dev Cell 巻: 38 (3) 号: 3 ページ: 248-261
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.07.011
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fertility of male germline stem cells following spermatogonial transplantation in infertile mouse models. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M., Morimoto H., Shinohara T.
  • 雑誌名: Biol Reprod. 巻: 94(5) 号: 5 ページ: 112-112
  • DOI: 10.1095/biolreprod.115.137869
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enrichment of Mouse Spermatogonial Stem Cells by the Stem Cell Dye CDy1. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M, Morimoto H, Shinohara T.
  • 雑誌名: Biology of reproduction 巻: 94 (1) 13 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1095/biolreprod.115.135707
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pluripotent cell derivation from male germline cells by suppression of <i>Dmrt1</i> and <i>Trp53</i> (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Kanatsu-Shinohara, M., Hirose, M., Ogura, A., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 61 号: 5 ページ: 473-484
  • DOI: 10.1262/jrd.2015-059
  • NAID: 130005104118
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The CDKN1B-RB1-E2F1 pathway protects mouse spermatogonial stem cells from genomic damage (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Kanatsu-Shinohara, M., Shinohara, T.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 61 号: 4 ページ: 305-316
  • DOI: 10.1262/jrd.2015-027
  • NAID: 130005094647
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ROS-Generating Oxidase Nox3 Regulates the Self-Renewal of Mouse Spermatogonial Stem Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Morimoto H, Kanatsu-Shinohara M, Shinohara T.
  • 雑誌名: Biology of reproduction 巻: 92 (6) 147 号: 6 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1095/biolreprod.114.127647
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 精子幹細胞の寿命と精子形成への寄与の動態解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: 生命動態システム科学四拠点 合同シンポジウム
  • 発表場所: 理化学研究所 生命システム研究センター
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 長期培養系を用いた精子幹細胞の老化メカニズムの解明 (2016)
  • 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」第三回領域会議
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター
  • 年月日: 2016-06-28
• [学会発表] Nonrandom germline transmission of mouse spermatogonial stem cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shinohara, Honda Naoki, and Mito Kanatsu-Shinohara
  • 学会等名: 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」による国際シンポジウム Epigenome Dynamics and Regulation in Germ cells
  • 発表場所: Clock Tower Centennial Hall, Kyoto University
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] Enrichment of mouse spermatogonial stem cells by a stem cell dye CDy1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Mito Kanatsu-Shinohara, Hiroko Morimoto, and Takashi Shinohara
  • 学会等名: 文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究 「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」による国際シンポジウム Epigenome Dynamics and Regulation in Germ cells
  • 発表場所: Clock Tower Centennial Hall, Kyoto University
  • 年月日: 2016-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] 精子幹細胞の寿命と精子形成への寄与の動態解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: JST 戦略的創造研究推進事業（さきがけ）第8回「細胞機能の構成的な理解と制御」領域会議
  • 発表場所: 東京白金台・八芳園
  • 年月日: 2015-11-26
• [学会発表] 精子幹細胞の寿命と精子形成への寄与の動態解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 篠原美都
  • 学会等名: JST 戦略的創造研究推進事業（さきがけ）第7回「細胞機能の構成的な理解と制御」領域会議
  • 発表場所: IBM天城ホームステッド
  • 年月日: 2015-07-14
• [学会発表] 長期培養系を用いた精子幹細胞の老化メカニズムの解明 (2015)
  • 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」第二回領域会議
  • 発表場所: 新潟グランドホテル
  • 年月日: 2015-06-19
• [備考] 篠原班員の精子幹細胞の寿命に関する研究がDevelopmental Cell誌に掲載されました。
  • URL: http://www.m.chiba-u.ac.jp/class/molmed/stemcellaging/research/index.html#04