image: Maturating sperm are centrally located and differentiation-competent stem cells, i.e. RARγpositive cells, are found in the periphery (brown). view more
Credit: National Institute for Basic Biology
精子を長期間にわたって作り続けることは、動物が次の世代に命をつなぐために必須の営みです。自然科学研究機構 基礎生物学研究所の伊神香菜子研究員と吉田松生教授らの研究グループは、精子幹細胞群において分化シグナル（レチノイン酸）への反応性が不均一であることが、精子幹細胞が尽きることなく精子を作り続ける現象のキーファクターであることを、マウスを使った研究によって明らかにしました。
哺乳類の精巣では生涯にわたり精子が作られ続けます。これは、精子を作りだすおおもとの細胞である「精子幹細胞」の働きによるものです。精子幹細胞は未成熟な細胞であり、分裂して数を増やしながら成熟精子へと分化します。もし幹細胞が分化しなければ精子は作られず、一方で全ての幹細胞が分化してしまえば精子のもとがなくなってしまい、その後に続く精子産生が止まってしまいます。研究が最も進んでいるショウジョウバエでは、精子幹細胞は特別な微小環境で維持され、ここを離れたものが分化することが知られています。しかし哺乳類の精巣ではこのような特別な場所が存在しない上、幹細胞が組織内を活発に動き回っていることが観察されています。そのため、哺乳類の精巣において、幹細胞を幹細胞のまま維持することと、幹細胞から精子に分化させることの二つの事象のバランスをどのように保っているのか、これまで謎に包まれていました。
研究グループは、精子幹細胞のサブタイプによって、分化シグナルであるレチノイン酸の反応性に違いがあることを発見しました。つまり、幹細胞にはレチノイン酸に反応して分化を始める細胞と、レチノイン酸があっても反応せずに幹細胞のままでありつづける細胞の２種が存在していました。そしてその反応性の違いは、レチノイン酸を受け取る受容体であるRARγ遺伝子発現のON-OFFにより制御されていることが明らかとなりました。
研究グループの伊神研究員は「一見複雑に見える幹細胞システムが、分化シグナルに対する受容体の発現の不均一性という単純な現象によって説明できることに驚きました。他の組織でも共通したメカニズムが働いているのかもしれません。」と語っています。
研究を統括した吉田教授は「体が小さく寿命の短いショウジョウバエを何万匹集めてもマウスにはなりません。マウスとショウジョウバエとは共通点も数多くありますが、この研究から、全く違うStrategyを使って精子形成を維持している様子が見えて来ました。様々な生物を研究する面白さを感じます。」と語っています。
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本成果は、英国発生生物学専門誌Development(ディベロップメント)５月１日号に掲載されました。
Article:
Development（ディベロップメント）５月１日号 論文タイトル:
Hierarchical differentiation competence in response to retinoic acid ensures stem cell maintenance during mouse spermatogenesis
著者: Kanako Ikami, Moe Tokue, Ryo Sugimoto, Chiyo Noda, Satoru Kobayashi, Kenshiro Hara, and Shosei Yoshida
http://dev.biologists.org/content/142/9/1582
Journal
Development