篠原隆司 医学研究科教授、篠原美都 同助教、 本田直樹 同特定准教授らの研究グループは、精巣の幹細胞が精子を作る活性には周期があること、幹細胞によっては分化の過程で精子になるものとならないものがあることを発見しました。
本研究成果は、2016年8月9日午前1時に米国科学誌「Developmental Cell」のオンライン速報版で公開されました。
左から、篠原隆司教授、篠原美都助教、 本田直樹 特定准教授
精子形成の効率は、遺伝病の伝達や、種の進化・保存に影響する重要な因子です。今回の結果は、幹細胞ごとの周期がそれらの現象に関わっている可能性を示唆しています。例えば、幹細胞の周期を制御する遺伝子に変異が起きて、特定の精子が多数作られれば、その変異は次の世代に伝達されやすくなります。この幹細胞の精子形成の周期を利用することで、家畜の品種改良法に新たな工夫を加えられる可能性があります。さらに研究が進めば、ヒトの遺伝病の伝達を予防する方法のヒントも得られるかも知れません。
また、今後の研究では、幹細胞の活性周期がどのような分子メカニズムで起きているかを調べます。幹細胞ごとの精子形成の動態をもっと詳しく調べることで、幹細胞同士の競争が遺伝現象に及ぼす影響が明らかになると考えられます。
概要
精子形成の源である精子幹細胞は、一生にわたって分裂し、毎日膨大な数の精子を作り続けます。幹細胞は精巣に多数あり、精子は複数の幹細胞から産生されますが、個々の幹細胞がその構成にどのように寄与しているかは分かっていませんでした。
本研究では、マウスの精子幹細胞それぞれを識別できるように、ウイルス遺伝子を導入して標識したのち、精巣に移植しホストマウス（移植の宿主（受け手側）にあたるマウス）から生まれるそれぞれの仔がどの幹細胞から生まれているかを長期にわたって調べました。そしてそのパターンから数理解析によって幹細胞の精子形成への寄与の動態を導きました。
その結果、すべての幹細胞が一律に精子を作っているわけではなく、個々の幹細胞からの精子形成数には、増大期と休止期があることが分かりました。しかし、幹細胞の分裂速度を測定したところ、精巣内の幹細胞の「分裂能」には変動がなく、造血幹細胞で言われているような休止期の幹細胞はありませんでした。
一方、精子幹細胞の分化の途中段階では高い頻度でアポトーシス（細胞死）が起きていることから、このような幹細胞の寄与の偏りは、幹細胞の分裂速度でなく、その後に一部の幹細胞からの分化細胞が死滅し除かれるため起こると考えられます。
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】
http://dx.doi.org/10.1016/j.devcel.2016.07.011
Mito Kanatsu-Shinohara, Honda Naoki and Takashi Shinohara. (2016). Nonrandom Germline Transmission of Mouse Spermatogonial Stem Cells. Developmental Cell, 38(3), pp. 248–261.
- 京都新聞（8月19日 25面）、科学新聞（8月12日 4面）に掲載されました。
