細胞成熟化と管腔誘導により生体内精子形成を再現する精巣オルガノイド培養系の開発

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不妊症の50～60%に関与する男性不妊の病態解明や治療法の開発をすすめるうえで、ヒトin vitro実験系の確立が重要である。特に細胞培養系によりiPS細胞を用いたin vitro精子形成が実現できれば研究推進が強く期待できる。その第一歩として申請者らはマウス組織培養系で生体内の精子形成環境を再現しin vitro精子形成を実現するとともに、この再現条件を細胞培養系に流用するだけでも僅かではあるが半数体を誘導できることを確認した。本研究では、細胞培養系の精子形成環境を組織培養系の水準まで高めるため、(1)分化細胞の成熟誘導遺伝子の解明と細胞培養下での成熟化、(2)細胞を管腔状に配列するマイクロ流体デバイスの開発と精細管誘導によって、組織を再構築する過程で精巣を構成する細胞の成熟度が低下し、精巣の構造が完全に失われてしまう細胞培養系の課題を解決する。(1) 分化細胞の成熟誘導遺伝子の解明と細胞培養下での細胞成熟化精巣を構成する細胞は、精子のもととなる生殖細胞と、精子形成をサポートするセルトリ細胞、ライディッヒ細胞、筋様細胞などの支持細胞からなる。支持細胞の中で精子形成において最も重要な働きをするセルトリ細胞を対象に、精子形成誘導が可能なセルトリ細胞で発現上昇している遺伝子群を同定した。また、減数分裂期まで精子形成が進展する2次元培養法を確立した。(2)細胞を管腔状に配列するマイクロ流体デバイスの開発と精細管構造の誘導自己組織化法を用いて、減数分裂期まで精子形成が進展する培養法を確立した。また、マイクロパターニング技術を用いて人為的に管腔構造を誘導する培養装置の試作に取り組んでいる。