男性不妊症における精子幹細胞の機能回復を目指したセルトリ細胞の機能解析

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K20103
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 神沢 英幸 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 研究員 (00551277)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 精子幹細胞 / 男性不妊症 / UTF1 / セルトリ細胞 / アポトーシス

研究実績の概要

男性不妊症はわが国の最重要案件の一つであるが、その研究・治療には改善の余地が大きい。私たちはこれまでに男性不妊症の主因である停留精巣において精子幹細胞の機能が低下することを明らかにしてきた。ただし精子幹細胞は単独で精子形成できないことも知られている。その中で、私たちは停留精巣の既往をもつ男性不妊症患者の精巣ではセルトリ細胞単独症（Sertoli Cell Only syndrome；SCO）をしばしば認めることを臨床病理の結果から得た。すなわち停留精巣のような先天的に造精機能障害のリスクを内包する疾患の一部にはセルトリ細胞の機能異常があり、具体的には、本研究ではこれまでの成果をふまえ、男性不妊症での精子幹細胞の分化異常とセルトリ細胞の機能変動の関連について解析を行っている。
これまでに研究１：造精機能障害におけるセルトリ細胞機能、精子幹細胞活性および精子形成との関連を行ってきた。当初は停留精巣モデル動物を用いた研究から開始することを考えていたが、より実臨床に近い成果を得るため、ヒト手術検体を用いた研究を行ってきた。まず停留精巣組織精子幹細胞（spermatogonial stem cell; SSC）の幹細胞活性と、それが精細胞分化に及ぼす影響を検討し、造精に強く関与する精子幹細胞関連遺伝子であるUTF1（undifferentiated embryonic cell transcription factor 1）遺伝子の発現が停留精巣において低下していることを確認した。またセルトリ細胞の成熟度を評価することが可能なマーカーとしてCytokeratin 18 (KRT18)を見出した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

私たちの研究施設では小児先天異常研究班と男性学研究班のなかでも精巣研究を以前から共同で行ってきており、精巣の機能異常についての知識ならびに実績が蓄積されている。また停留精巣および男性不妊症の組織を得るために大学病院およびその関連施設との連携が重要であるが、組織採取のプロトコルを確立しており、安定した検体確保が可能となっている。さらに当施設では複数名が精巣病理組織に精通しており、結果判定の正確さが確保されている。さらに複数の研究助手が存在し、多くの手技が系統的・安定的に行われている。
将来的な精子形成の評価には、有用性と再現性が担保された精子幹細胞マーカーの確立が必須であるが、私たちはUTF1・KDM5Aなどを用いた精度の高い活性評価法を樹立している。またこれらの有用性・再現性はblind下での複数名の研究者で確認し、それに基づいた研究を多方面に生かしている。
以上のことより本実験は、現在まで概ね順調に経過していると考えられる。

今後の研究の推進方策

研究１の結果を反映して、男性不妊症に至る過程におけるセルトリ細胞の成熟度異常やアポトーシスの関連を検討中である。そこから導き出された遺伝子異常の結果を用い、アデノウィルスベクター法による精巣内への遺伝子導入を研究２「セルトリ細胞選択的遺伝子導入法を用いた機能解析」として行うことを考えている。この手法では、生殖細胞とセルトリ細胞やライディッヒ細胞などの体細胞とで、選択的な遺伝子導入が可能である。本研究で見出した遺伝子についても、同様の手法でセルトリ細胞株TM4に対して選択的に遺伝子導入することで、細胞間の情報伝達や造精機能を制御するカスケード解明に有用と考えられる。
さらに研究３「停留精巣患者のセルトリ細胞機能の解析による男性不妊症早期診断ツールの開発」を目指し、セルトリ細胞の発現制御因子を停留精巣の既往をもつ男性不妊症患者で発現変化している遺伝子群について、小児停留精巣患者の精巣内発現を免疫染色などで評価し、小児期で将来的に男性不妊症となるリスクを診断できる簡便なツールの開発を目標とする。

研究成果

• [雑誌論文] Robot-assisted laparoscopic pyeloplasty for ureteropelvic junction obstruction: comparison between pediatric and adult patients-Japanese series. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Kentaro, Kojima Yoshiyuki, Kurokawa Satoshi, Kamisawa Hideyuki, Nishio Hidenori, Moritoki Yoshinobu, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Okada Atsushi, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro, Hayashi Yutaro
  • 雑誌名: Journal of Robotic Surgery 巻: 11 ページ: 151-157
  • DOI: 10.1007/s11701-016-0633-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide gene expression profiling of randall's plaques in calcium oxalate stone formers. (2017)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Kazumi, Hamamoto Shuzo, Okada Atsushi, Unno Rei, Kamisawa Hideyuki, Naiki Taku, Ando Ryosuke, Mizuno Kentaro, Kawai Noriyasu, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • 雑誌名: Journal of the American Society of Nephrology 巻: 28 ページ: 333-347
  • DOI: 10.1681/ASN.2015111271
  • 査読あり
• [雑誌論文] 腎・泌尿器科疾患、生殖器疾患 停留精巣 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 祐太郎、水野 健太郎、守時 良演、西尾 英紀、加藤 大貴、神沢 英幸
  • 雑誌名: 小児科診療 巻: 80 ページ: 355-357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hemiscrotal agenesis: Pathogenesis and management strategies. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishio Hidenori, Mizuno Kentaro, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Naiki Taku, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Okada Atsushi, Yasui Takahiro, Hayashi Yutaro
  • 雑誌名: International Journal of Urology 巻: 23 ページ: 523-526
  • DOI: 10.1111/iju.13079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adrenal neuroblastoma in an adult: effect of radiotherapy on local progression after surgical removal. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Satoshi, Mizuno Kentaro, Nakane Akihiro, Moritoki Yoshinobu, Nishio Hidenori, Kamisawa Hideyuki, Kubota Yasue, Okada Atsushi, Kawai Noriyasu, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • 雑誌名: Case Reports in Urology 巻: - ページ: 1-4
  • DOI: 10.1155/2016/2657632
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 停留精巣の諸問題―早期手術の有用性と問題点― (2016)
  • 著者名/発表者名: 水野 健太郎、西尾 英紀、守時 良演、加藤 大貴、神沢 英幸、林 祐太郎
  • 雑誌名: 泌尿器外科 巻: 29 ページ: 1107-1114
  • 査読あり
• [雑誌論文] ラットおよびヒトの停留精巣におけるヒストン脱メチル化酵素Kdm5aと造精機能障害 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西尾 英紀、最上 徹、水野 健太郎、守時 良演、神沢 英幸、中根 明宏、黒川 覚史、丸山 哲史、佐々木 昌一、安井 孝周、林 祐太郎
  • 雑誌名: 日本小児泌尿器科学会雑誌 巻: 25 ページ: 4-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hemiscrotumの1例；発症機序の解明と手術方法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西尾英紀、水野健太郎、守時良演、神沢英幸、内木拓、黒川覚史、中根明宏、岡田淳志、安井孝周、林祐太郎
  • 雑誌名: 日本小児泌尿器科学会誌 巻: 25 ページ: 18
  • 査読あり
• [学会発表] 早期に精巣固定術が行われなかった停留精巣症例の背景因子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 神沢 英幸、田口 和己
  • 学会等名: 第25回日本小児泌尿器科学会総会・学術集会
  • 発表場所: ホテルグランヴィア京都(京都府京都市)
  • 年月日: 2016-06-28 – 2016-06-30
• [学会発表] 男性不妊症のメカニズム 男性不妊症における精子幹細胞の性能異常と先天性要因の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 神沢 英幸、西尾 英紀、守時 良演、岩月 正一郎、水野 健太郎、梅本 幸裕、神谷 浩行、佐々木 昌一、林 祐太郎、安井 孝周
  • 学会等名: 日本アンドロロジー学会第35回学術大会
  • 発表場所: 前橋テルサ(群馬県前橋市)
  • 年月日: 2016-06-24 – 2016-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Discovery of Randall’s plaque gene expression profiling in calcium oxalate stone formers by immunohistochemical genome-wide analysis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Kazumi, Hamamoto Shuzo, Okada Atsushi, Unno Rei, Kamisawa Hideyuki, Naiki Taku, Ando Ryosuke, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • 学会等名: American Urological Association Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] Kdm5a, a histone H3K4 demethylase, regulates spermatogenesis via its action on germ cell. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishio Hidenori, Mizuno Kentaro, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Nakane Akihiro, Kurokawa Satoshi, Maruyama Tetsuji, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • 学会等名: American Urological Association Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between Sertoli cell function and differentiateon process of spermatogonial stem cells in the cryptorchid testes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagai Takashi, Mizuno Kentaro, Hayashi Yutaro, Kamisawa Hideyuki, Moritoki Yoshinobu, Nishio Hidenori, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Yasui Takahiro
  • 学会等名: American Urological Association Annual Meeting 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-05-06 – 2016-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of BMP-SMAD signaling pathway in the etiology of congenital anomalies of kidney and urinary tract accompanied by cryptorchidism using whole exsome sequencing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Kentaro, Hayashi Yutaro, Kamisawa Hideyuki, Moritoki Yoshinobu, Nishio Hidenori, Kurokawa Satoshi, Nakane Akihiro, Maruyama Tetsuji, Yasui Takahiro
  • 学会等名: Society for Pediatric Urology’s 64st Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-05-06 – 2016-05-08
  • 国際学会
• [学会発表] Natural history and management of perinatally detected hydronephrosis, through long-term follow up. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Nakane, Hayashi Yutaro, Mizuno Kentaro, Nishio Hidenori, Moritoki Yoshinobu, Kamisawa Hideyuki, Kurokawa Satoshi, Maruyama Tetsuji, Yasui Takahiro
  • 学会等名: Society for Pediatric Urology’s 64st Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2016-05-06 – 2016-05-08
  • 国際学会
• [学会発表] Verification of the guideline for cryptorchism and perspectives for future therapies of testicular disease (2016)
  • 著者名/発表者名: Kamisawa Hideyuki, Fujita Keiji, Hayashi Yutaro, Yasui Takahiro
  • 学会等名: 第104回日本泌尿器科学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター他(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-25
• [学会発表] Discovery of a gene expression profile contributing to renal papillary calcification as Randall’s plaques by genome-wide analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Taguchi Kazumi, Hamamoto Shuzo, Unno Rei, Kamisawa Hideyuki, Ando Ryosuke, Okada Atsushi, Umemoto Yukihiro, Kamiya Hiroyuki, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • 学会等名: 第104回日本泌尿器科学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター他(宮城県仙台市)
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-25