The elucidation of the regulation mechanisms for balancing the alternate fates of self-renewal or initiation of differentiation in spermatogonial stem cells

阐明平衡精原干细胞自我更新或分化起始的交替命运的调节机制

基本信息

批准号：
19J00749
负责人：
鈴木伸之介
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00749/
关键词：
精子幹細胞培養系シングルセル

项目摘要

精子形成能を有したまま生体外で数年間継代培養が可能なマウス精子幹細胞株（GSCs）は、細胞レベルの実験系を用いて精子形成過程を効率良く解析できる可能性を秘めている。しかしながら、GSCsは精巣内の精子幹細胞（SSCs）と同様に不均一な細胞集団であり、GSCsの中でも精子幹細胞活性を持つ細胞は1-2%しか存在しないことが報告されている。そのため、GSCsを細胞集団レベルで解析した場合、精子幹細胞活性を持つ細胞の特性は埋もれてしまい、SSCsの自己複製・分化を制御する分子メカニズムを正確には理解できない。そこで申請者は精子幹細胞活性を持つGSCsを均一に培養できるin vitro実験系を確立するために、GSCsにおいて不均一性が生じる原因を探索し、以下の3点を明らかにした。I.1細胞レベルでSSCsとGSCsの遺伝子発現プロファイルを比較し、生体内の基底状態の未分化幹細胞（ASCs）に相関性が高い細胞集団、生体内の分化細胞よりの未分化幹細胞（PSCs）に相関性が高い細胞集団、ASCsとPSCsの中間に位置する細胞集団を同定した。II.細胞集団レベルの遺伝子発現解析から同定した複数のシグナル伝達経路を操作することによりASCs様細胞を均一状態で培養できるIn vitro実験系を確立した。III.GSCsを生体内のPSCs様細胞へ誘導し、均一に培養するIn vitro実験系を確立した。IV. IIとIIIを組み合わせて、ASCs様細胞からPSCs様細胞へと誘導するin vitro分化系を確立した。

小鼠精子干细胞系（GSC）可以在体外进行几年进行亚培养，同时仍具有形成精子发生的能力，具有使用细胞水平实验系统有效分析精子发生过程的潜力。但是，GSC是异质细胞群体，类似于睾丸中的精子干细胞（SSC），据报道，只有1-2％的GSC具有精子干细胞活性。因此，当在细胞种群水平上分析GSC时，埋藏具有精子干细胞活性的细胞的特征，并且无法准确理解调节SSC自我更新和分化的分子机制。因此，为了建立一个允许具有精子干细胞活性的GSC均匀培养的体外实验系统，申请人搜索了GSC中异质性的原因，并揭示了以下三个点。我们比较了I.1细胞水平上SSC和GSC的基因表达谱，并鉴定出了与基于未分化的干细胞（PSC）高度相关的细胞群，该细胞与未分化的干细胞（ASC）高度相关。 ii。我们建立了一个体外实验系统，该系统允许通过操纵从细胞种群级基因表达分析中鉴定出的多个信号通路来以均质状态培养ASC样细胞。 iii。建立了一个体外实验系统，其中将GSC诱导到体内PSC样细胞并均匀培养。 iv。将II和III合并以建立一个体外分化系统，该系统将类似ASC的细胞诱导到PSC样细胞。