霊長類カニクイザル精巣を用いたin vitro精子形成系の構築

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23K14456
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 石川 祐 (山内) 横浜市立大学, 医学部, 助教 (00966715)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• キーワード: 精子形成 / 器官培養 / 霊長類 / 男性不妊

研究実績の概要

哺乳類の精子は精子幹細胞の増殖と多段階からなる高度な形態変化を伴う分化を経て形成される。先行研究において、新生仔マウスやラットの精巣を用いた器官培養法が確立され、精子形成および半数体円形精子細胞形成に成功した。（Sato et al., Nature, 2011; Matsumura et al., Sci. Rep., 2021）。一方、アカゲザル、カニクイザル等の霊長類では、精巣組織を使ったin vitroでの精子形成・器官培養については国内外を通じて未だ成功例がない。本年度は、カニクイザル精巣組織培養実験において、多種類の凍結保存液の検討を行い、凍結融解精巣サンプルの凍結融解ダメージを軽減させる複数の最適条件を見いだした。また、培養液の抜本的な改良を行うことで、精子形成を進展させる手がかりを得た。

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

霊長類精巣の凍結融解サンプルを器官培養に用いる場合、凍結融解のダメージが非常に大きいことが懸念されていた。その点において、凍結保存液の検討を行い、最適化ができた。また培養液の改良も順調に進行しており、段階的な精子形成の進行において当初の目的を達成できている。

今後の研究の推進方策

霊長類に特化した培養液の作製のため、現在の作製中の培地組成をさらに精査し、精子形成が進行する条件を決定する。現在は市販の基礎培地を用いているため、培地組成が明らかなものとそうでないものについて成分分析（LC-MS）を行い、霊長類の精子形成に必須な因子の探索を行う。

次年度使用額が生じた理由

遺伝子発現解析を行う予定であったが当初より進捗が遅れていたため、次年度に持ち越しとした。

研究成果

• [雑誌論文] Multiple ageing effects on testicular/epididymal germ cells lead to decreased male fertility in mice (2024)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Endo, Kiyonori Kobayashi, Takafumi Matsumura, Chihiro Emori, Manabu Ozawa, Shimpei Kawamoto, Daisuke Okuzaki, Keisuke Shimada, Haruhiko Miyata, Kentaro Shimada, Mayo Kodani, Yu Ishikawa-Yamauchi, Daisuke Motooka, Eiji Hara, Masahito Ikawa
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 7(1) ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05685-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improvements in_in vitro_spermatogenesis: oxygen concentration, antioxidants, tissue-form design, and space control (2024)
  • 著者名/発表者名: Takehiko OGAWA, Takafumi MATSUMURA, Tatsuma YAO, Hiroshi KIMURA, Kiyoshi HASHIMOTO, Yu ISHIKAWA-YAMAUCHI, Takuya SATO
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 70(1) ページ: 1-9
  • DOI: 10.1262/jrd.2023-093
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Age-related decline in spermatogenic activity accompanied with endothelial cell senescence in male mice_ (2023)
  • 著者名/発表者名: Manabu Ozawa, Hideto Mori, Tsutomu Endo, Yu Ishikawa-Yamauchi, Daisuke Motooka, Chihiro Emori, Masahiro Ikawa
  • 雑誌名: iScience_ 巻: 26(12) ページ: 108456-108456
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.108456
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Culture-space control is effective in promoting haploid cell formation and spermiogenesis in vitro in neonatal mice. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Hashimoto, Hisakazu Odaka, Yu Ishikawa-Yamauchi, Shino Nagata, Hiroko Nakamura, Hiroshi Kimura, Takuya Sato, Kazuhide Makiyama, Takehiko Ogawa
  • 雑誌名: Scientific reports_ 巻: 13(1) ページ: 12354-12354
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39323-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of rat offspring using spermatids produced through in vitro spermatogenesis._ (2023)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Matsumura, Kumiko Katagiri, Tatsuma Yao, Yu Ishikawa-Yamauchi, Shino Nagata, Kiyoshi Hashimoto, Takuya Sato, Hiroshi Kimura, Takashi Shinohara, Makoto Sanbo, Masumi Hirabayashi, Takehiko Ogawa
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 13(1) ページ: 12105-12105
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39304-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 加齢に伴う卵子透明帯の構造的変化が受精に及ぼす影響について (2023)
  • 著者名/発表者名: 山内（石川）祐、江森 千紘、小林 清訓、森 秀人、遠藤 墾、小沢 学、伊川 正人
  • 学会等名: 第64回日本卵子学会