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2020 年度 実績報告書

精子形成支持能を有する機能的精巣オルガノイドによる体外精子形成誘導法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H03437
配分区分補助金
研究機関横浜市立大学

研究代表者

佐藤 卓也  横浜市立大学, 生命医科学研究科, 助教 (70599505)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード精子形成 / セルトリ細胞 / オルガノイド / 器官培養 / Treck
研究実績の概要

精子形成過程には、精子幹細胞から精子完成へと向かうまで様々な分化段階が存在し、その過程ですべての生殖細胞はセルトリ細胞に接しながら、そのサポートを受けている。
精巣は、精細管と呼ばれる管状構造の組織を主体とした臓器で、精子形成はその精細管内部で行われる。精細管を構成する主要な体細胞はセルトリ細胞であり、そのサポートを受けながら精子形成過程は進行する。本研究は、精子形成の場である精細管をde novoに創り出すことを目的とする。そのための重要なステップとして、精細管の主要構成細胞であるセルトリ細胞を多能性幹細胞から分化誘導する方法の確立をする。
これまでの実験によって、種々の成長因子と転写因子の過剰発現によって、マウスES細胞からセルトリ細胞を低効率ながら誘導できることが分かっている。さらなるセルトリ細胞の誘導効率と精度を高める転写因子のセットを特定するための、スクリーニング実験を実施した。Tet-Onシステム誘導型の転写因子発現レンチウイルスプールをAmh-GFP ES細胞に感染させ後、分化誘導を行いDoxによって遺伝子発現誘導を行った。GFPを発現する細胞をセルソーターでソーティングした。そして、それらの細胞に導入された転写因子を次世代シーケンサーで解析し特定することで、セルトリ細胞の分化誘導に寄与した転写因子群を特定した。その結果、10個の候補遺伝子を特定できた。
また、誘導セルトリ細胞の機能アッセイ法としてTRECK法と器官培養法を用いたin vitroセルトリ細胞置換法を開発し、有用性を検討した。その結果、移植したセルトリ細胞による内在性セルトリ細胞の置換とその後の精子形成誘導を確認することができた。また、マウス精巣をラットセルトリ細胞で置換できることも確認した。以上の結果から本実験系は誘導されたセルトリ細胞の精子形成支持能を評価する上で有用な手法を提供すると期待される。

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

Amh-GFPを発現した細胞からセルトリ細胞の分化誘導に関与する推定できる候補遺伝子を絞り込むことができた。また、セルトリ細胞の体外置換法を開発することに成功した。

今後の研究の推進方策

本年度は、この10個の転写因子を導入したES細胞を樹立し分化誘導を行い、分化誘導効率が向上するかどうかの検証を行いたい。また、誘導されたセルトリ細胞がセルトリ細胞であるかを確認するため、RNA-seqを行うとともに、移植法を用いて、その細胞機能を明らかにする計画である。また同時に、10個の転写因子から真に必要な遺伝子を洗い出すため、一つの転写因子を除く9因子を導入する実験を行い、不必要な転写因子を決定することで、さらに絞り込みをかける計画である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件)

  • [国際共同研究] Queen's University Belfast(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Queen's University Belfast
  • [雑誌論文] Rat in vitro spermatogenesis promoted by chemical supplementations and oxygen-tension control2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Takafumi、Sato Takuya、Abe Takeru、Sanjo Hiroyuki、Katagiri Kumiko、Kimura Hiroshi、Fujii Teruo、Tanaka Hiromitsu、Hirabayashi Masumi、Ogawa Takehiko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-82792-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-course microarray transcriptome data of in vitro cultured testes and age-matched in vivo testes2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Takeru、Nishimura Hajime、Sato Takuya、Suzuki Harukazu、Ogawa Takehiko、Suzuki Takahiro
    • 雑誌名

      Data in Brief

      巻: 33 ページ: 106482~106482

    • DOI

      10.1016/j.dib.2020.106482

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatially Fractionated Microbeam Analysis of Tissue-sparing Effect for Spermatogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Hisanori、Kaminaga Kiichi、Sato Takuya、Butterworth Karl T.、Watanabe Ritsuko、Usami Noriko、Ogawa Takehiko、Yokoya Akinari、Prise Kevin M.
    • 雑誌名

      Radiation Research

      巻: 194 ページ: 698-706

    • DOI

      10.1667/RADE-19-00018.1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis reveals inadequate spermatogenesis and immediate radical immune reactions during organ culture in?vitro spermatogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Takeru、Nishimura Hajime、Sato Takuya、Suzuki Harukazu、Ogawa Takehiko、Suzuki Takahiro
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 530 ページ: 732~738

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.06.161

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antioxidant vitamins and lysophospholipids are critical for inducing mouse spermatogenesis under organ culture conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Sanjo Hiroyuki、Yao Tatsuma、Katagiri Kumiko、Sato Takuya、Matsumura Takafumi、Komeya Mitsuru、Yamanaka Hiroyuki、Yao Masahiro、Matsuhisa Akio、Asayama Yuta、Ikeda Kazutaka、Kano Kuniyuki、Aoki Junken、Arita Makoto、Ogawa Takehiko
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 34 ページ: 9480~9497

    • DOI

      10.1096/fj.202000245R

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Tissue-Sparing Effect of Spatially Fractionated X-rays for Maintaining Spermatogenesis: A Radiobiological Approach for the Preservation of Male Fertility after Radiotherapy2020

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Hisanori、Kaminaga Kiichi、Sato Takuya、Watanabe Ritsuko、Ogawa Takehiko、Yokoya Akinari、Prise Kevin M.
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Medicine

      巻: 9 ページ: 1089~1089

    • DOI

      10.3390/jcm9041089

    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2021-12-27  

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