男性不妊症に関与する遺伝子群の包括的解析(統括研究報告書)

文献情報

• 文献番号: 199900339A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 男性不妊症に関与する遺伝子群の包括的解析(統括研究報告書)
• 課題番号: -
• 研究年度: 平成11(1999)年度
• 研究代表者(所属機関): 西宗 義武(大阪大学微生物病研究所)

研究分担者(所属機関)

• 奥山明彦(大阪大学医学部)
• 近藤玄(大阪大学医学部)
• 岡部勝(大阪大学遺伝子情報実験施設)
• 野崎正美(大阪大学微生物病研究所)

• 研究区分: 厚生科学研究費補助金 総合的プロジェクト研究分野 ヒトゲノム・遺伝子治療研究事業
• 研究開始年度: 平成10(1998)年度
• 研究終了予定年度: 平成12(2000)年度
• 研究費: 50,000,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

ヒトゲノムプロジェクトの究極の目的は単に遺伝子の塩基配列を知ることではなく、その情報を人類の健康と福祉に役立てることにある。本申請は、ゲノム解析の一方法として、雄性生殖細胞の分化、すなわち精子形成過程に焦点を絞り込み、その局面で発現される遺伝子群の包括的解析を行うものである。さらにこれらの遺伝子群を解析することにより発現時期の特異性を明らかにするだけでなく、その機能を解析し、さらにはヒト疾病との関連性の解明を目指す。具体的なターゲットは男性不妊症である。この疾病を解析するためには、精子形成過程に関与する様々な遺伝子群をそれぞれ単離し、それらの機能を解析し、個体で果たす役割を包括的に解明する必要がある。従って、これらの遺伝子群の働きを解析することは、様々な臨床像を示す男性不妊症を引き起こすメカニズムへの理解を深め、ひいてはその治療法の開発に寄与することが期待される。さらに、これらの遺伝子群の発現とその制御機構を解明し、精子形成をコントロールして、生殖の制御をより安全な方法によって確実に行い得るようにする。

研究方法

概略としては実験動物であるマウスを用いて得られた分子レベルの知見を個体レベルへ還元し、精子形成の本質を理解する。次ぎにヒト男性不妊症の原因遺伝子についての解析を行い、その診断や治療へ、すなわち男性側から見た生殖制御への応用へと進める。具体的には、初めにマウス成熟精巣からcDNAライブラリーを作製し、未成熟マウス精巣のmRNAを差し引いたサブトラクテッドライブラリーを作製する。このライブラリーをもとに重差分化法を行うことによって、発現量の如何にかかわらず精子形成過程に発現するcDNAの網羅的クローニングが可能となる。これらの塩基配列を決定した後、データベースを検索することにより既知遺伝子の情報からその構造上の特徴を調べる。次ぎにこれらの遺伝子がいつどの細胞で発現するのかをノーザンハイブリダイゼイションおよびin situ ハイブリダイゼイションで調べる。また、それらの遺伝子にコードされる蛋白質の抗体を作製し、蛋白質の局在を調べ、生理機能を類推する。さらに解析の結果、精子形成あるいは受精に関与すると考えられた遺伝子を操作したマウスを作製し、個体レベルでの解析を進める。この遺伝子操作マウスの中で雄性不妊となるものについて、精巣サンプルの観察や交配実験、体外受精により不妊の原因を究明する。以上、マウスを実験動物として用いて解析した結果、精子形成および受精に重要であることが確認された遺伝子についてヒトホモローグをクローニングして、不妊患者における当該遺伝子の変異を調べて、ヒト男性不妊症の原因遺伝子である可能性を探る。

結果と考察

精子形態形成から精子完成過程を含む半数体精子細胞特異的に発現する遺伝子cDNAの網羅的クローニングを行った。それらは、すでに報告されている遺伝子、既知のものとの相同性を持つ新規遺伝子、さらに相同性を持たない新規遺伝子の3群に大別された。これらの中には体細胞型に対する生殖細胞型の遺伝子、いわゆるアイソフォームが多数含まれていた。順次これらの遺伝子にコードされる蛋白質の細胞内局在および生化学的解析を行ったところ、核蛋白質、細胞骨格関連蛋白質、シグナル伝達系関連蛋白質さらに代謝系酵素が多くみられた。また、ゲノム遺伝子の構造を調べると、どれも非常にコンパクトな構造をしており、特にイントロンがないもの、一つしかないものが多数を占めており、発現の特殊性と遺伝子構造との関連が興味
深い。これらのうち、生体内での機能解析へと進展した例として我々がこの研究過程で発見した遺伝子カルメジンがある。生殖細胞の小胞体に局在する分子シャペロンであるカルメジンの機能をノックアウトマウスを用いて個体レベルで解析した結果、受精能に関与する遺伝子であることが明らかとなった。同様に、各遺伝子の機能的重要性を個体レベルで解析するにはノックアウトマウス作成が必要であるために、多くの遺伝子をあつかうことを目的として、効率的ノックアウトマウス作成法の開発を試みている。さらに精子機能に重要と思われるマウス遺伝子のヒトホモローグをクローニングして、ヒト男性不妊症との関連を解析している。

結論

半数体特異的遺伝子の大半は新規の遺伝子であったが、コードする蛋白質が体細胞型に対する生殖細胞のアイソフォームと考えられるものも含まれていた。また単離したcDNAを用いて蛋白質の局在の解析と生化学的解析を行ったところ、核蛋白質、細胞骨格、シグナル伝達系蛋白質、代謝酵素が主であった。また遺伝子構造は特徴的であり発現の特殊性との関連が示唆された。マウス遺伝子のヒトホモローグをクローニングし、男性不妊症の遺伝子診断の道が開かれつつある。

公開日・更新日

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