生後の精巣発育および機能獲得に関与する新たな分子機構の解明

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K09682
• 研究機関: 国立研究開発法人国立成育医療研究センター
• 研究代表者: 宮戸 真美 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 分子内分泌研究部, 上級研究員 (00386252)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 精巣 / 生殖機能 / モデル動物 / Y染色体喪失 / 性分化疾患

研究実績の概要

モデル動物とヒト疾患患者検体を用いた解析から、2019年度は下記の成果が得られた。
精子頭部特異的に発現している非ミトコンドリア型クエン酸合成酵素（eCS）に注目し、eCsが卵内のカルシウム波を誘導することを見出した。eCSの機能を明らかにするため、eCs遺伝子欠損マウスを作製した。eCs遺伝子欠損マウスから得られた精子は野生型マウスの卵内のカルシウム波を誘導するが、その誘導開始時期は大きく遅れていた。さらに、生後2～3か月齢のeCs遺伝子欠損雄マウスは野生型雄マウスと同等の妊孕性を有するが、生後6か月齢以降のeCs遺伝子欠損雄マウスの妊孕性は著しく低下した。卵活性化の精子ファクターはこれまで一つだと考えられていた。われわれはeCSが、もう一つの新規精子ファクターとして機能することと、加齢に伴う雄性不妊を抑制することを明らかにした。
Y染色体喪失は正常な核型46,XY細胞からY染色体が失われた状態である。Y染色体喪失細胞と正常細胞が混在しているモザイクY染色体喪失の頻度は、加齢とともに増加することが報告されている。Y染色体上には多数の精子形成関連遺伝子が存在する。そのため、生殖年齢前の若年男性にモザイクY染色体喪失が生じた場合、当該男性はこれらの遺伝子欠失に起因する精子形成障害と不妊症を招く可能性がある。日本人非閉塞性無精子症患者198例を対象にして、モザイクY染色体喪失のスクリーニングを行った。その結果、生殖年齢の非閉塞性無精子症患者におけるモザイクY染色体喪失は稀であることが明らかになった。

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

2019年度はモデル動物とヒト疾患患者検体を用いた解析を行い、生後の精巣（精子）の機能獲得に関与する新たな因子と現象の解明を行うことができた。

今後の研究の推進方策

性分化関連因子であるMAMLD1は、胎生期の精巣において男性ホルモン産生の調節因子として機能している。われわれはMAMLD1機能喪失が患者とモデル動物で共通して生後の精巣容量の減少を招くことを報告した。今後、モデル動物の表現型解析と培養細胞による機能解析を行い、生後の精巣においてMAMLD1を介する新たな分子機構を解明する。
さらに、無精子症・乏精子症などの造精機能障害を起こす新たな発症機序の解明や男性不妊症や男性更年期障害の治療に関する知見の獲得を目指す。

次年度使用額が生じた理由

2019度は当初の予定よりも物品費の使用額を抑えることができたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額と2020年度配分額と合わせて、2020年度の研究計画を実行する。

研究成果

• [雑誌論文] Copy-number analysis of Y-linked loci in young men with non-obstructive azoospermia: Implications for the rarity of early onset mosaic loss of chromosome Y. (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki E, Kobori Y, Katsumi M, Ushijima K, Uchiyama T, Okada H, Miyado M and Fukami M.
  • 雑誌名: Reproductive Medicine and Biology 巻: 19 ページ: 178～181
  • DOI: doi: 10.1002/rmb2.12321
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Random X chromosome inactivation in patients with Klinefelter syndrome. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinjo K, Yoshida T, Kobori Y, Okada H, Suzuki E, Ogata T, Miyado M and Fukami M.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Pediatrics 巻: 7 ページ: 1
  • DOI: doi: 10.1186/s40348-020-0093-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extra-mitochondrial citrate synthase initiates calcium oscillation and suppresses age-dependent sperm dysfunction. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kang W, Harada Y, Yamatoya K, Kawano N, Kanai S, Miyamoto Y, Nakamura A, Miyado M, Hayashi Y, Kuroki Y, Saito H, Iwao Y, Umezawa A and Miyado K.
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 100 ページ: 583～595
  • DOI: doi: 10.1038/s41374-019-0369-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reply: Artificial cycle ‘per se’ or the specific protocol of endometrial preparation as responsible for obstetric complications of frozen cycle? (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Kuwahara A, Ishikawa T, Morisaki N, Miyado M, Miyado K, Fukami M, Miyasaka N, Ishihara O, Irahara M and Saito H.
  • 雑誌名: Human Reproduction 巻: 34 ページ: 2554～2555
  • DOI: doi: 10.1093/humrep/dez221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aneuploid rescue precedes X-chromosome inactivation and increases the incidence of its skewness by reducing the size of the embryonic progenitor cell pool. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Miyado M, Mikami M, Suzuki E, Kinjo K, Matsubara K, Ogata T, Akutsu H, Kagami M and Fukami M.
  • 雑誌名: Human Reproduction 巻: 34 ページ: 1762～1769
  • DOI: doi: 10.1093/humrep/dez117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endometrial preparation methods for frozen-thawed embryo transfer are associated with altered risks of hypertensive disorders of pregnancy, placenta accreta, and gestational diabetes mellitus. (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Kuwahara A, Ishikawa T, Morisaki N, Miyado M, Miyado K, Fukami M, Miyasaka N, Ishihara O, Irahara M and Saito H.
  • 雑誌名: Human Reproduction 巻: 34 ページ: 1567～1575
  • DOI: doi: 10.1093/humrep/dez079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calaxin is required for cilia-driven determination of vertebrate laterality. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Shiba K, Nakamura A, Kawano N, Satouh Y, Yamaguchi H, Morikawa M, Shibata D, Yanase R, Jokura K, Nomura M, Miyado M, Takada S, Ueno H, Nonaka S, Baba T, Ikawa M, Kikkawa M, Miyado K and Inaba K.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 ページ: 226
  • DOI: doi: 10.1038/s42003-019-0462-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DNA Methylation Status of SHOX-Flanking CpG Islands in Healthy Individuals and Short Stature Patients with Pseudoautosomal Copy Number Variations. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogushi K, Muroya K, Shima H, Jinno T, Miyado M and Fukami M.
  • 雑誌名: Cytogenetic and Genome Research 巻: 158 ページ: 56～62
  • DOI: doi: 10.1159/000500468
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Microexosomes versus exosomes: Shared components but distinct structures. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyado M, Kang W, Kawano N and Miyado K.
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 11 ページ: 31～33
  • DOI: doi: 10.1016/j.reth.2019.04.013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Y染色体喪失とヒトの性スペクトラム． (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美，深見真紀．
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 37 ページ: 1434～1438
• [学会発表] ヒトY染色体喪失に関連する疾患の解明． (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美，深見真紀．
  • 学会等名: 内分泌・代謝学共同利用共同研究拠点 若手研究発表会
• [学会発表] 世界初の生殖細胞由来GNAS機能亢進型バリアントの同定． (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美，深見真紀，緒方 勤．
  • 学会等名: 第30回バゾプレシン研究会
• [学会発表] ヒトの性スペクトラム：Y染色体喪失をモデルとして． (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美，深見真紀．
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Germline-derived gain-of-function variants of Gsα-coding GNAS gene identified in nephrogenic syndrome of inappropriate antidiuresis: the first report. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyado M, Fukami M, Matsubara Y, Tanaka Y, Sasaki G, Nagasaki K, Masunaga Y, Saitsu H and Ogata T.
  • 学会等名: 第53回日本小児内分泌学会学術集会
• [学会発表] 日本で実験動物化された非げっ歯類スンクスの特徴と有用性． (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美，宮戸健二．
  • 学会等名: 第90回日本動物学会大阪大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトで同定された変異導入マウスの解析． (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美．
  • 学会等名: 新しいゲノム編集技術によるヒト疾患モデルマウスの効率的作製（キックオフミーティング）
  • 招待講演
• [学会発表] 非閉塞性無精子症の新たな原因遺伝子の同定． (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮戸真美，中村 繁，小堀善友，田中葉子，石川博通，吉田 淳，上田善彦，岡田 弘，緒方 勤，深見真紀．
  • 学会等名: 第38回日本アンドロロジー学会学術大会