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2019 年度 実績報告書

ESキメラマウスを用いた精子機能解析法の確立と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H04987
研究機関大阪大学

研究代表者

宮田 治彦  大阪大学, 微生物病研究所, 准教授 (50604732)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード精子 / 鞭毛 / ES細胞 / キメラマウス / ゲノム編集
研究実績の概要

不妊は少子高齢化が進む中、大きな社会問題となっており、その原因究明や診断・治療法の確立が急務である。本研究では、欠損すると胎生致死や生後致死になる遺伝子の機能解析に向けて、ESキメラマウスを用いた解析法を確立する。また、確立した手法を用いて、精子運動性が低下する精子無力症の発症機構の解明を目指す。これまでの研究では、精子ミトコンドリアがDsRed2、先体がEGFPの蛍光を示すTgマウス [Red Body Green Sperm (RBGS) マウス] からES細胞を樹立した。さらに、このES細胞を用いてHYDINが精子尻尾の形成に必須であることを明らかにした。
2019年度は、Hydin・KO-ES細胞から作製したキメラマウスの解析をさらに進め、Hydin・KO精子ではKIF9 (kinesin family member 9) が消失していることを明らかにした。単細胞生物であるクラミドモナスを用いた研究で、KIF9の相同タンパク質であるKLP1 (kinesin like protein 1) は、HYDINと同様に鞭毛軸糸の中心微小管に局在することが報告されている。HYDINと同じようにKIF9を欠損すると生後致死になる可能性があるため、KOマウス作製と並行してキメラ解析も行ったが、驚いたことにKif9・KOマウスは生後致死を示さなかった。そこで得られたKif9・KOマウスを用いて解析を行い、KIF9が精子運動性の制御に重要な機能を持つことを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
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

Hydin・KO-ES細胞から作製したキメラマウスの解析を進め、Hydin・KO精子でKIF9が消失していることを明らかにできた。さらにKif9・KOオスマウスは、精子運動性が低下するために妊孕性が低下することが分かった。樹立したES細胞を用いたキメラ解析によって、精子無力症の原因遺伝子となりうる因子を同定することができており、引き続きこのES細胞を用いて精子機能の解析を進めていく。

今後の研究の推進方策

本年度は、KIF9のさらなる機能解析を行う。Kif9に点変異を導入したマウスの作製を進めている。また、これまでの研究で樹立したキメラ解析法を用いて、別の2遺伝子の機能を解析する。どちらの遺伝子も繊毛・鞭毛の形成や運動制御において重要な機能を果たしていると考えられる。キメラ解析を活用し、精子鞭毛の形成や運動制御におけるこれら2遺伝子の機能解明を目指す。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ベイラー医科大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ベイラー医科大学
  • [雑誌論文] Nexin-Dynein regulatory complex component DRC7 but not FBXL13 is required for sperm flagellum formation and male fertility in mice2020

    • 著者名/発表者名
      Morohoshi Akane、Miyata Haruhiko、Shimada Keisuke、Nozawa Kaori、Matsumura Takafumi、Yanase Ryuji、Shiba Kogiku、Inaba Kazuo、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 16 ページ: 1~21

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1008585

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Glycerol kinase 2 is essential for proper arrangement of crescent-like mitochondria to form the mitochondrial sheath during mouse spermatogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Keisuke、Kato Hirotaka、Miyata Haruhiko、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Journal of Reproduction and Development

      巻: 65 ページ: 155~162

    • DOI

      10.1262/jrd.2018-136

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated genome editing reveals 30 testis-enriched genes dispensable for male fertility in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Lu Yonggang、Oura Seiya、Matsumura Takafumi、Oji Asami、Sakurai Nobuyuki、Fujihara Yoshitaka、Shimada Keisuke、Miyata Haruhiko et al.
    • 雑誌名

      Biology of Reproduction

      巻: 101 ページ: 501~511

    • DOI

      10.1093/biolre/ioz103

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] DRC7 is required for sperm flagellum formation and male fertility in mice2019

    • 著者名/発表者名
      宮田治彦, 諸星茜, 嶋田圭祐, 野澤香織, 松村貴史, 伊川正人
    • 学会等名
      52nd Annual Meeting of the Society for the Study of Reproduction
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲノム編集技術を用いた精子機能の解析2019

    • 著者名/発表者名
      宮田治彦
    • 学会等名
      第66回日本実験動物学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] マウスRSPH6Aは精子鞭毛の形成と生殖能力に必須である2019

    • 著者名/発表者名
      宮田治彦, Ferheen Abbasi, 嶋田圭祐, 諸星茜, 野澤香織, 松村貴史, Zoulan Xu, Putri Pratiwi, 伊川正人
    • 学会等名
      日本アンドロロジー学会第38回学術大会
  • [備考] 大阪大学微生物病研究所遺伝子機能解析分野HP

    • URL

      http://www.egr.biken.osaka-u.ac.jp/information/results/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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