泌尿器病態学 小川准教授らの研究グループが、精子形成不全マウスの精巣組織から培養下での精子産生に成功！
2012.09.11
- プレスリリース
- 研究
横浜市立大学 学术院医学群 泌尿器病態学 小川 毅彦准教授（窪田 吉信教授）、佐藤 卓也博士研究員らは、重篤な精子形成不全により不妊になる遺伝子変異マウスの精巣組織を体外で培養し、精子形成を誘導し精子を産生することに成功しました。産生された精子細胞を用いて産仔も得られました。この研究は、理化学研究所バイオリソースセンター遺伝工学基盤技術室?小倉淳郎室長、基礎生物学研究所生殖細胞研究部門?吉田松生教授らのグループとの共同研究による成果です。
本研究成果は、科学雑誌『米国科学アカデミー纪要（笔狈础厂）』オンライン版（米国东海岸时间9月10日午后3时付：日本时间9月11日午前4时付）に掲载されました。
本研究成果は、科学雑誌『米国科学アカデミー纪要（笔狈础厂）』オンライン版（米国东海岸时间9月10日午后3时付：日本时间9月11日午前4时付）に掲载されました。
| 研究成果のポイント |
|---|
| ○男性不妊モデルマウス（无精子症）の精巣组织を培养し、精子产生することに成功した。 ○产生された精子细胞をもちいて产仔を得た。 ○精子形成を促进するサイトカイン等の因子を培养実験で検定できることを示した。 |
研究概要
研究グループは、新生仔マウス精巣组织を器官培养し、精子产生と产仔に成功し、昨年3月にその成果を『狈补迟耻谤别』に报告しました(参考文献)。その后も、この技术を発展させ、男性不妊症の诊断?治疗に贡献するために、プロジェクトを进めてきました。今回、不妊マウスの精巣组织片を、精子形成诱导するためのサイトカインを添加した培地で培养することで、精子形成を诱导し精子产生に成功しました(図1)。
男性不妊の原因のほとんどは精子形成障害によるものですが、それらの病态はほとんど明らかになっておらず、有効な治疗法は确立されていません。カップルのおおよそ10-15%が不妊で、その约半数は男性侧に原因があるといわれています。そして、それら男性不妊のおよそ3/4は、精子形成障害によるものですが、それらの病态はほとんど明らかになっていません。よって有効な治疗法が确立されていないのが现状です。
精子形成障害の病态を精巣内の细胞レベルで考えてみると、その原因は生殖细胞自身に起因する场合もありますが、ホルモンや成长因子などの异常による精巣内环境に问题がある场合、あるいは両方の要因に起因する场合も考えられています。
本研究では、精巣内环境异常による男性不妊のモデルとして、Sl/Sl d マウスを対象に治疗法の开発を试みました。Sl/Sl d マウスは、セルトリ細胞 ※1 が発現する精子形成に必須の成長因子であるc-kit ligand (KITL、別名：幹細胞因子)に欠損があり、膜結合型KITLを作ることができません。そのため精子形成が全く進行せず、精巣内には未熟な精原細胞 ※2 がわずかに存在するのみになる代表的な不妊マウスです。
そのSl/Sl d マウスの精巣組織を、組換え体KITLを添加した培地で器官培養したところ、精子形成が進行し精母細胞と少数ながら円形精子細胞が形成されることが分かりました。さらに、Colony stimulating factor-1(別名：マクロファージ刺激因子)を追加するとKITLと相乗的に作用し、精子形成をさらに促進し、精子産生されることを発見しました(図2)。そこで産生された精子細胞を用いて顕微授精実験 ※3 を行ない、産仔を得ることに成功しました。その仔マウスは正常に成長し、自然交配にて孫世代の子孫も産生したことから、生殖能も正常であることが確認されました(図3)。
これらの结果は、精巣内环境异常により精子形成不全となっている不妊症の场合には、その精巣组织を适切な条件で培养することにより、精子产生できる可能性があることを示すものです。现段阶では、ヒトの精巣组织の培养自体が难しいため、この技术をそのままヒトへ适用することはできませんが、将来的に不妊治疗への道筋を示したことは、非常に意义深いものと考えられます。
※1 セルトリ细胞： 精上皮の基底侧から管腔侧に向かって伸びる柱状の细胞。精细胞の支持、栄养供给、种々のタンパク质の分泌などの机能を有する。
※2 精原细胞： 精子の元となる细胞である。精子形成は、精原细胞から、减数分裂を行う精母细胞、円形精子细胞がダイナミックな形态変化を伴う精子変态へて精子をつくる一连の过程です。
※3 顕微授精： ガラス针により精子を卵に注入して授精させる方法。
男性不妊の原因のほとんどは精子形成障害によるものですが、それらの病态はほとんど明らかになっておらず、有効な治疗法は确立されていません。カップルのおおよそ10-15%が不妊で、その约半数は男性侧に原因があるといわれています。そして、それら男性不妊のおよそ3/4は、精子形成障害によるものですが、それらの病态はほとんど明らかになっていません。よって有効な治疗法が确立されていないのが现状です。
精子形成障害の病态を精巣内の细胞レベルで考えてみると、その原因は生殖细胞自身に起因する场合もありますが、ホルモンや成长因子などの异常による精巣内环境に问题がある场合、あるいは両方の要因に起因する场合も考えられています。
本研究では、精巣内环境异常による男性不妊のモデルとして、Sl/Sl d マウスを対象に治疗法の开発を试みました。Sl/Sl d マウスは、セルトリ細胞 ※1 が発現する精子形成に必須の成長因子であるc-kit ligand (KITL、別名：幹細胞因子)に欠損があり、膜結合型KITLを作ることができません。そのため精子形成が全く進行せず、精巣内には未熟な精原細胞 ※2 がわずかに存在するのみになる代表的な不妊マウスです。
そのSl/Sl d マウスの精巣組織を、組換え体KITLを添加した培地で器官培養したところ、精子形成が進行し精母細胞と少数ながら円形精子細胞が形成されることが分かりました。さらに、Colony stimulating factor-1(別名：マクロファージ刺激因子)を追加するとKITLと相乗的に作用し、精子形成をさらに促進し、精子産生されることを発見しました(図2)。そこで産生された精子細胞を用いて顕微授精実験 ※3 を行ない、産仔を得ることに成功しました。その仔マウスは正常に成長し、自然交配にて孫世代の子孫も産生したことから、生殖能も正常であることが確認されました(図3)。
これらの结果は、精巣内环境异常により精子形成不全となっている不妊症の场合には、その精巣组织を适切な条件で培养することにより、精子产生できる可能性があることを示すものです。现段阶では、ヒトの精巣组织の培养自体が难しいため、この技术をそのままヒトへ适用することはできませんが、将来的に不妊治疗への道筋を示したことは、非常に意义深いものと考えられます。
※1 セルトリ细胞： 精上皮の基底侧から管腔侧に向かって伸びる柱状の细胞。精细胞の支持、栄养供给、种々のタンパク质の分泌などの机能を有する。
※2 精原细胞： 精子の元となる细胞である。精子形成は、精原细胞から、减数分裂を行う精母细胞、円形精子细胞がダイナミックな形态変化を伴う精子変态へて精子をつくる一连の过程です。
※3 顕微授精： ガラス针により精子を卵に注入して授精させる方法。
＜図１＞ 実験方法の概略
＜図２＞ 不妊マウスの精子形成誘導に成功
＜図３＞ 不妊マウス由来のマウスとその仔マウス達
参考文献：
Sato T, Katagiri K, Gohbara A, Inoue K, Ogonuki N, Ogura A, Kubota Y, Ogawa T: In vitro production of functional sperm in cultured neonatal mouse testes. Nature 471, 504-507 (2011)
＊この研究は、文部科学省科学研究费補助金 新学術領域研究「配偶子幹細胞制御機構」および基盤研究（B）、若手研究(B)、横浜市立大学先端医科学研究センター研究開発プロジェクト、横浜総合医学振興財団からの研究補助金により行われました。
Sato T, Katagiri K, Gohbara A, Inoue K, Ogonuki N, Ogura A, Kubota Y, Ogawa T: In vitro production of functional sperm in cultured neonatal mouse testes. Nature 471, 504-507 (2011)
＊この研究は、文部科学省科学研究费補助金 新学術領域研究「配偶子幹細胞制御機構」および基盤研究（B）、若手研究(B)、横浜市立大学先端医科学研究センター研究開発プロジェクト、横浜総合医学振興財団からの研究補助金により行われました。
