遺伝子改変動物を用いた精子成熟メカニズムの解明

利用转基因动物阐明精子成熟机制

• 批准号: 19J00865
• 负责人: 櫻井 伸行
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: National Cardiovascular Center Research Institute
• 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 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00865/
• 关键词: 精子成熟; 精巣上体; マウス

畜産分野において、牛の受胎率低下は生産コストの増大をもたらし、それが生産者および消費者の負担へと繋がっていく。受胎率低下の一因として考えられているのが雄の生殖能力の低下である。精巣で作られた精子は、精巣に隣接する管状の組織「精巣上体」を通過する過程で受精能力を獲得する（精子成熟）。本研究では、畜産物の生産性向上に資する知見の収集を目的に、CRISPR/Cas9システムを利用して、精子成熟のメカニズムへの関与が疑われる候補遺伝子の遺伝子欠損（KO）マウスを作製、解析することで、精子成熟を制御する分子メカニズムの解明を目指した。これまでに、雄の妊孕性に異常が認められるKOマウスを３系統得ている。解析中の系統のうち１系統において、標的の遺伝子領域の近傍にファミリー遺伝子が存在しているが、令和３年度は、この遺伝子を単独でKOしたマウスと、ファミリー遺伝子群と共に同遺伝子をKOしたマウスの計２系統を新たに作製し、解析を進めた。新たな遺伝子単独でKOした雄マウスについては、妊孕性に異常は認められなかったものの、ファミリー遺伝子群と共にKOすることで、雄の妊孕性が著しく低下した。精子の形態や精巣上体の組織に異常は認められず、また、体外受精においても対照区と同等の受精率を示した。令和２年度までに作製し、解析を進めていた３系統については、精子が子宮卵管結合部を通過できなくなったことが原因で、妊孕性が低下したことが明らかになったが、宮卵管結合部の通過には精子膜上のタンパク質、ADAM3が重要な役割を担うことが知られている。本研究で解析している４系統について、ADAM3発現量を調べたところ、いずれの系統においても発現量の低下が認められた。以上の結果から、本研究で同定した遺伝子群は、精巣上体において、ADAM3修飾の制御を介して精子成熟のメカニズムに関与していることが明らかになった。

在牲畜行业中，牛构想率的降低导致生产成本的上升，从而导致生产者和消费者负担负担。降低受孕的原因之一是男性生育能力的下降。睾丸中产生的精子通过睾丸（精子成熟）附近的管状组织“附子症”获得受精能力。在这项研究中，我们的目的是通过使用CRISPR/CAS9系统来生成和分析候选基因的基因缺陷（KO）小鼠，这些知识有助于提高牲畜产品的生产力，这些知识涉及候选基因的基因（KO）小鼠，这些基因被怀疑与精子成熟机理有关，并阐明了调节精子成熟的分子机制。迄今为止，已经获得了三只KO小鼠，患有男性生育异常。一个正在分析的菌株中有一个在靶基因区域附近的家族基因，但是在2021年，创建了两个新菌株，其中包括单独使用该基因的小鼠和与家族基因组相同的基因的小鼠，并进行了分析。尽管在雄性小鼠中没有观察到单独使用新基因的KO观察到异常，但KO与家族基因组显着降低了生育能力。在精子形态或附睾组织中未观察到异常，并且体外受精率与对照切片中的受精率相似。由于精子无法通过子宫输卵管连接，发现到2020年产生和分析的三种菌株已经降低了生育能力，但众所周知，精子膜上的蛋白质ADAM3在穿过子宫肾上腺外propian fillopian tublopian tube tube Tube Tube Tube Tube Juction中起着重要作用。当检查了本研究中分析的四个菌株的ADAM3表达水平时，所有菌株中的表达水平降低。以上结果表明，这项研究中鉴定出的基因涉及通过调节ADAM3修饰的附睾中精子成熟机制。

项目成果

精巣上体特異的に発現する遺伝子の欠損は雄の妊孕性を低下させる

删除附睾中特异表达的基因会降低男性生育能力

• 发表时间: 2019
• 作者: 櫻井 伸行;藤原 祥高;伊川 正人
• 通讯作者: 伊川 正人

Nine genes abundantly expressed in the epididymis are not essential for male fecundity in mice

• DOI: 10.1111/andr.12621
• 发表时间: 2019-09-01
• 期刊: ANDROLOGY
• 影响因子: 4.5
• 作者: Noda, T.;Sakurai, N.;Ikawa, M.
• 通讯作者: Ikawa, M.