精子幹細胞の細胞周期の調節機構の解明

阐明精原干细胞细胞周期的调控机制

• 批准号: 20058013
• 负责人: 篠原 美都
• 金额: $ 4.1万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20058013/
• 关键词: 遺伝学; 発生・分化; 幹細胞; 細胞周期; 細胞・組織

精子幹細胞は自己複製増殖をするとともに分化して、一生にわたり沢山の数の精子を作る。本研究では細胞周期調節因子のCyclin-dependent kinase inhibitor (CDKI)のp21とp27が精子幹細胞や前駆細胞の増殖・分化に関わっていることを明らかにした。p21やp27を培養精子幹細胞(Germline Stem ; GS細胞)に高発現させると増殖の抑制が起こること、またGS細胞は自己複製因子GDNFによりp21やp27遺伝子の発現レベルが低下することから、これらのシグナルが精子幹細胞や前駆細胞の増殖制御に関わっているのではないかと考えられた。そこで、精子幹細胞移植法によりp21KO、p27KOマウスの精巣における幹細胞の機能的活性を調べたところ、幹細胞活性と分化能は保たれており、幹細胞数も野生型と差が見られなかった。しかしながら、我々は通常の精子幹細胞移植法では検出できない差異があるのではないかと考え、更にCompetitve transplantarion assay(競合的移植アッセイ)を行った。この方法は野生型の幹細胞と1:1でミックスして移植を行うというもので、競合させた場合の幹細胞の優位性を判定できるものである。この方法で移植したレシピエントから生まれた仔のゲノタイプを長期にわたり調査したところ、野生型に比しp21KO由来の仔が優勢に生まれるのに対し、p27KO由来の仔は殆ど生まれなかった。さらに継代移植にて幹細胞の自己複製活性を調べたところ、p21KO由来の幹細胞では有意に低下していることが分かった。これらのことから、p21,p27などのCDKIは精子幹細胞からのGermline transmission効率に影響すること、p27遺伝子の発現が精子幹細胞の自己複製制御に関わっていることが分かった。

精子干细胞自我更新和增殖并分化，一生中产生大量精子。这项研究表明，细胞周期调节因子细胞周期依赖性激酶抑制剂（CDKI）的p21和p27参与了精子干细胞和祖细胞的增殖和分化。 p21和p27在培养的精子干细胞（GS细胞）上的高表达导致抑制增殖，而GS细胞降低了由于自我更新因子GDNF而引起的p21和p27基因的表达水平，因此人们认为这些信号可能与精子干细胞和远期细胞的调节有关。因此，当我们通过精子干细胞移植研究了干细胞在p21ko和p27ko小鼠睾丸中干细胞的功能活性时，保持了干细胞活性和分化能力，并且干细胞的数量与野生型的干细胞数量没有差异。但是，我们怀疑可能存在常规精子干细胞移植方法无法检测到的差异，并进一步进行了竞争性移植分析。该方法涉及将1：1与野生型干细胞混合并移植它们，从而确定竞争时干细胞的优势。对使用这种方法移植的受体出生的幼崽的基因型的长期研究表明，与野生型相比，从P21KO中得出的幼崽主要是主导的，而从P27KO得出的幼崽很少出生。此外，当通过通过植入来检查干细胞的自我更新活性时，发现从P21KO衍生的干细胞显着降低。这些发现表明，诸如p21和p27之类的CDKI会影响精子干细胞的种系传递效率，并且p27基因的表达与精子干细胞的自我更新控制有关。

项目成果

精子幹細胞を用いた神経疾患モデルラット作成技術の開発

利用精子干细胞建立神经系统疾病大鼠模型的技术开发

• 发表时间: 2009
• 作者: Yamaya M;Shinya K;Hatachi Y;Kubo H;Asada M;Yasuda H;et al.;篠原美都
• 通讯作者: 篠原美都

Pluripotency of a single spermatogonial stem cell in mice

• DOI: 10.1095/biolreprod.107.066068
• 发表时间: 2008-04-01
• 期刊: BIOLOGY OF REPRODUCTION
• 影响因子: 3.6
• 作者: Kanatsu-Shinohara, Mito;Lee, Jiyoung;Shinohara, Takashi
• 通讯作者: Shinohara, Takashi

Bone marrow engraftment but limited expansion of hematopoietic cells from multipotent germline stem cells derived from neonatal mouse testis.

骨髓移植，但来自新生小鼠睾丸的多能生殖干细胞的造血细胞扩增有限。

• DOI: 10.1016/j.exphem.2009.09.006
• 发表时间: 2009
• 期刊: Experimental hematology
• 影响因子: 2.6
• 作者: Yoshimoto,Momoko;Heike,Toshio;Chang,Hsi;Kanatsu-Shinohara,Mito;Baba,Shiro;Varnau,JosephT;Shinohara,Takashi;Yoder,MervinC;Nakahata,Tatsutoshi
• 通讯作者: Nakahata,Tatsutoshi

Abnormal DNA Methyltransferase Expression in Mouse Germline Stem Cells Results in Spermatogenic Defects

• DOI: 10.1095/biolreprod.108.074708
• 发表时间: 2009-07-01
• 期刊: BIOLOGY OF REPRODUCTION
• 影响因子: 3.6
• 作者: Takashima, Seiji;Takehashi, Masanori;Shinohara, Takashi
• 通讯作者: Shinohara, Takashi

Homing of mouse spermatogonial stem cells to germline niche depends on β1-interin

小鼠精原干细胞归巢至种系生态位取决于β1-interin

• 发表时间: 2008
• 期刊: cell stem cell 3
• 作者: Honda A.;Hirose M.;Inoue K.;Hiura H.;Miki H.;Ogonuki N.;Sugimoto M.;Abe K.;Kanatsu-Shinohara M.;Kono T.;Shinohara T.;Ogura A.;Lee J. et.al.;Kanatsu-Shinohara M. et.al.;Kanatsu-Shinohara M. et.al.
• 通讯作者: Kanatsu-Shinohara M. et.al.