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

开发睾丸类器官培养系统，通过细胞成熟和管腔诱导再现体内精子发生

基本信息

批准号：
21H03068
负责人：
古目谷暢
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Yokohama City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

男性不育症占不育症病例的50-60%，建立人体体外实验系统对于阐明男性不育症的病理学和开发治疗方法具有重要意义。特别是，如果可以使用细胞培养系统实现使用 iPS 细胞的体外精子发生，则人们强烈期望研究将会取得进展。作为第一步，申请人将在小鼠组织培养系统中再现体内生精环境以实现体外生精，甚至将这些再现条件应用于细胞培养系统以实现单倍体产生，尽管略有证实。有可能诱导在本研究中，为了将细胞培养系统中的生精环境改善到组织培养系统的水平，我们将（1）阐明分化细胞的成熟诱导基因并在细胞培养中使其成熟，（2）转化通过开发一种排列细胞并引导曲细精管的微流体装置，我们将解决细胞培养系统的问题，即在组织重建过程中组成睾丸的细胞的成熟度下降，以及睾丸结构完全丧失。 (1) 阐明分化细胞的成熟诱导基因和细胞培养中的细胞成熟组成睾丸的细胞是生殖细胞，它是精子、支持细胞、间质细胞和支持的肌肉样细胞的来源精子发生由支持细胞组成，例如细胞。针对支持细胞中在精子发生中发挥最重要作用的支持细胞，我们鉴定了一组在支持细胞中上调的基因，这些基因可以诱导精子发生。我们还建立了一种二维培养方法，其中精子发生一直进行到减数分裂期。 (2)通过开发将细胞排列到管腔中的微流体装置，并使用生精小管结构的引导自组织方法，我们建立了一种允许精子发生进展到减数分裂阶段的培养方法。我们还在研究一种原型培养装置，该装置使用微图案技术人工诱导管腔结构。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

THE INCUBATION OF ADULT TESTIS TISSUES BASED ON THE GAS-LIQUID INTERFACE METHOD MAINTAIN GERM CELL WITH TESTICULAR ARCHITECTURE

基于气液界面法的成年睾丸组织孵化维持生殖细胞与睾丸结构

DOI：
10.1016/j.fertnstert.2021.07.892
发表时间：
2021
期刊：
Fertility and Sterility
影响因子：
6.7
作者：
Komeya Mitsuru;Odaka Hisakazu;Matsumura Takafumi;Yamanaka Hiroyuki;Sato Takuya;Masumori Naoya;Ogawa Takehiko
通讯作者：
Ogawa Takehiko

P017 The maintenance of testicular architecture and germ cell in adult testis tissue under organ culture condition based on the gas-liquid interface method

P017 基于气液界面法的器官培养条件下成人睾丸组织睾丸结构和生殖细胞的维持