篠原隆司 医学研究科教授らの研究グループは、精子幹細胞の新しい自己複製メカニズムを発見しました。この研究成果は男性不妊の原因の理解やその治療法の開発に役立つとともに、遺伝病の発症機序の理解にも貢献すると期待されます。
本研究成果は、2015年2月12日正午（米国東部時間）発行の科学誌「Stem Cell Reports」に掲載されました。
研究者からのコメント
左から篠原教授、高島誠司 信州大学繊維学部助教
精子干细胞の自己复製は精子形成に大きな影响を与えます。とくに干细胞は精巣における割合が极めて低いことと特异的な分子マーカーが存在しないことから、干细胞の存在や异常を検出するのは困难です。
今回の研究成果は、こうした场合でもごく少数の干细胞が存在し、その増殖を刺激するような适当な环境を整えてやることで干细胞を増幅させ精子形成を再开することができる可能性を示唆します。実験动物を用いて干细胞の増殖要求性をより明确にすることで、ヒトの精子干细胞の培养系の确立にもつながり、近い将来、男性不妊症の治疗法の开発や遗伝病の発症机序の理解が进むことが期待できます。
概要
精子幹細胞は精細管の中で体細胞分裂を行っている精原細胞の一部分の細胞であり、生涯にわたり精子を作り続けます。これまで精子幹細胞の自己複製分裂は精巣の体細胞であるセルトリ細胞から分泌されるグリア細胞株由来神経栄養因子（Glial cell line-derived neurotrophic factor：GDNF）が担っていると考えられていました。
このことを踏まえ、本研究グループは2003年にマウスの精子幹細胞の長期培養法を確立し、試験管内で大量の精子幹細胞を得ることに成功しました。こうして得られた培養精子幹細胞（Germline Stem, GS細胞）を用いることで精子幹細胞の生化学?分子生物学的な解析や遺伝子改変動物の作成を行うことが可能になりました。
ところが、骋顿狈贵/搁别迟/骋蹿谤补1を欠损するマウスは肾臓形成の异常などにより生直后に死亡することから、その解析が难しい上に精子干细胞の欠损が机能的に确认されていないという问题がありました。そこで全ての干细胞が骋顿狈贵に依存していることを确认するため、骋顿狈贵の受容体である搁别迟遗伝子の変异マウスに注目して组织学的な解析を行った结果、骋顿狈贵に依存しない干细胞が精巣内にあることが强く示唆されました。
続いて、実際にGDNF非依存性の細胞が自己複製能を持つ可能性を直接調べるために、GS細胞とは異なった形のコロニーを形成する細胞集団（FGF-dependent spermatogonia：F-SPG）と、GDNFを添加した場合にはGS細胞と非常によく似た形態のコロニーをもつ細胞集団（GDNF-dependent spermatogonia：G-SPG）を得ることができました。さらに自己複製分裂のメカニズムを調べるために細胞シグナル伝達分子であるMap2k1/2の抑制を行うと、G-SPG細胞はその増殖が抑制されるものの、F-SPG細胞は影響を受けないことから、両者は異なった細胞分裂様式を持つことが示唆されました。
図：骋顿狈贵シグナルが细胞に伝わらない遗伝子改変マウスの精巣。これまでは骋顿狈贵シグナルに异常があると精子干细胞は生存?増殖?精子形成ができないとされていた（丸印：生殖细胞がない精细管。精子干细胞?精子までのすべての生殖细胞がなく、セルトリ细胞だけが残っている）。しかしよく调べてみると、一部の精细管で精子干细胞マーカー颁顿贬1阳性の细胞が集団で生存していることを见い出した（星印：赤色は精子干细胞のマーカー颁顿贬1で染色された部分）。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
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Seiji Takashima, Mito Kanatsu-Shinohara, Takashi Tanaka, Hiroko Morimoto, Kimiko Inoue, Narumi Ogonuki, Mayumi Jijiwa, Masahide Takahashi, Atsuo Ogura, and Takashi Shinohara
"Functional Differences between GDNF-Dependent and FGF2-Dependent Mouse Spermatogonial Stem Cell Self-Renewal"
Stem Cell Reports Vol. 4 Available online 12 February 2015
掲载情报
- 京都新聞（2月13日 31面）、産経新聞（2月13日 30面）、日刊工業新聞（2月16日 21面）、日本経済新聞（2月13日 42面）、読売新聞（2月13日夕刊 3面）および科学新聞（3月13日 2面）に掲載されました。
