Effects of growth and aging on spermatogonial stem cells and its niche in rat

生长和衰老对大鼠精原干细胞及其生态位的影响

• 批准号: 22K05952
• 负责人: 中村 隼明
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05952/
• 关键词: 精子幹細胞; 移植; ラット; 宿主; ニッチ; 加齢

本研究の目的は、ラットにおいて精子幹細胞の数・活性・動態と、幹細胞を維持する微小環境 (ニッチ) の活性が、生涯を通じてどのように変化するか明らかにすることである。2022年度は、ラット精子幹細胞移植の実験系の確立と、移植に用いる宿主の評価を実施した。マウス生殖細胞を効率的に除去することができる1,4-Butanediol dimethanesulfonate (ブスルファン) の投与条件をラットにおいて検討した結果、生後2週令のオス個体に12 mg/kgを投与することで、内在性生殖細胞を最も効率的に除去することができた。しかし、この方法では、内在性の精子幹細胞がコントロール区の65％程度残存しているため、時間の経過に伴って内在性の精子形成が再生した。一方、PRDI-BF1 and RIZ homology domain containing protein 14 (Prdm14) 欠損ラットでは、支持細胞であるセルトリ細胞の数はコントロール区と比較して変化することなく、内在性生殖細胞が完全に枯渇することを明らかにした。続いて、全身で赤色蛍光タンパクを発現するRosa26-tdTomatoラット成獣由来の精巣を単一細胞に解離し、ブスルファン処理したラットあるいはPrdm14欠損ラット精巣へ移植した。その結果、移植60日後には、宿主ラット精巣においてドナー精子幹細胞に由来するtdTomato陽性のコロニーが観察された。また、精巣細胞50万個あたりのコロニー形成効率は12.8個であった。一方、胎児期の生殖細胞で特異的に発現するPrdm14遺伝子の欠損ラットについては定量的な解析は完了していないものの、コロニー形成効率がブスルファン投与ラットと比較して増加する傾向があるという予備的データが得られつつある。

这项研究的目的是阐明精子干细胞的数量，活性和动力学以及维持干细胞在大鼠贯生生命中变化的微环境（NICHE）的活性如何。在2022年，我们建立了一个用于大鼠精子干细胞移植的实验系统，并评估了用于移植的宿主。在大鼠中检查了可以有效去除小鼠生殖细胞的1,4-丁烷二甲磺酸盐（Busulfan）的条件，并向男性个体施用12 mg/kg，导致最有效地去除内源性生殖细胞。然而，使用这种方法，内源性精子干细胞保留在控制段中约为65％，并且内源精子形成随着时间的流逝而再生。另一方面，与对照区相比，在含有蛋白质14（PRDM14）的PRDI-BF1和RIZ同源性结构域（PRDM14）的大鼠中，Sertoli细胞的数量没有改变，并且揭示了内源性生殖细胞完全耗尽了。随后，将整个体内表达红色荧光蛋白的成年Rosa26-TDDOMATO大鼠睾丸分离为单个细胞，并植入了busulfan治疗的或PRDM14缺陷的大鼠中。结果，在植入后60天，在宿主大鼠睾丸中观察到源自供体精子干细胞的TDTOMATO阳性菌落。此外，每500,000个睾丸细胞的菌落形成效率为12.8。另一方面，尽管对于缺乏PRDM14基因的大鼠（在胎儿生殖细胞中特别表达）的大鼠尚未完成定量分析，但目前正在获得初步数据，表明与接收busullfan的大鼠相比，菌落形成效率往往会增加。