京大,精子形成メカニズムの一端を顕微鏡観察で解明

京都大学の研究グループは,精巣内に存在するセルトリ細胞の表層にある網目状の細胞骨格アクチンの構造が,正常な精子の形態形成に寄与していることを見出した(ニュースリリース)。

妊娠を望むカップルのうち約10〜15%が不妊であり,その約半数は男性側に原因があると考えられている。男性不妊の原因の多くは精子形成障害だが,その半数は原因が分からないため,現状では根本的な治療法がない。

正常な精子の形成には精子細胞と精巣内に存在している支持細胞であるセルトリ細胞の密接な相互作用が重要であることが分かっていた。その際,形成される精子細胞〜セルトリ細胞間接着は,細胞間接着分子と裏打ちの細胞骨格アクチンから構成されているが,生体内においてこの裏打ちアクチンがどのような構造をし,どのように形成・維持されるのかについてはほとんど分かっておらず,生理的な意義についてもその全容は明らかではなかった。

また,細胞骨格アクチンの重合促進分子であるmDiaは,ヒトにおいてmDia1,2,3の3つのアイソフォーム(構造は異なるものの同じ機能を持つタンパク質)が存在しているが,生体内における機能は不明だった。過去の研究から,mDia1,3が重複的に働くことが分かっていたので,mDia1/3二重欠損マウスの解析を行なったところ,雄性不妊を呈することを見出した。

そこで,研究では,mDia1/3 のアクチン重合活性によって形成されるアクチン構造を明らかにし,雄性不妊との関連を解明することを目的に研究を行なった。

研究グループは,超解像度顕微鏡を用いて,初代培養セルトリ細胞のアクチン線維をナノメートル単位の解像度で観察し,さらに初代培養セルトリ細胞のアクチン線維を蛍光標識し,スピニングディスク共焦点顕微鏡で高速ライブイメージングを行なうなどの観察を行なった。。

その結果,精子形成過程において,mDia1/3はセルトリ細胞内で,網目状アクチンを重合させ,それに連続する収縮性アクトミオシンを作り出し,セルトリ細胞〜精子細胞間接着を形成・維持することで,正常な精子の形態形成に寄与していることが明らかになった。

このことは,セルトリ細胞内のアクチン細胞骨格系の異常が男性不妊の原因の一つになりうることを示唆するもの。雄性不妊の原因の一端を解明したこの研究は,一部の男性不妊の新しい治療法開発の糸口になる可能性が期待されるものだとしている。

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