自然科学研究機構 基礎生物学研究所
日本医療研究開発機構
基礎生物学研究所 生殖細胞研究部門の北舘祐助教と吉田松生教授、英国ケンブリッジ大学のBenjamin Simons教授を中心とした国際共同研究グループは、マウスを用いて、精子を作る幹細胞の数が長い間一定に保たれる新しい仕組みを明らかにしました。
多細胞生物が組織を長い間安定して維持するためには、組織細胞を作るおおもとの「幹細胞」の数が一定に保たれることが大切です。一般に幹細胞は、「ニッチ」と呼ばれる特別な場所に集まっていて、その数はニッチに入ることができる上限によって決まると考えられています。しかしマウスの精子幹細胞は特定の場所に集まることはなく、精巣中に散らばって活発に動き回っています。精子幹細胞の数を保つ未知の仕組みがあるはずですが、謎に包まれていました。
本研究では、マウスの精巣にあるリンパ内皮細胞と呼ばれる細胞が、精子幹細胞の自己複製を促すFGF（線維芽細胞増殖因子）を作ることを見つけました。FGFの量を増減させた変異マウスや数理モデルを用いて解析した結果、実にシンプルな仕組みが明らかになりました。「精子幹細胞は、動き回りながらFGFを取り込んで消費する。FGFを多く取り込んだ精子幹細胞は自己複製して数を増やす一方、少ししか取り込めなかった精子幹細胞は分化して、幹細胞は減る。その結果限られた量のFGFをめぐる競合が生まれ、幹細胞の数はFGFの産生量に応じた一定の値に自ずと収束する。」というものです。この「自己複製因子の競合」という新たな原理の発見は、他の組織においても幹細胞の数を保つ仕組みの理解に貢献すると期待されます。
本研究成果は米国東部時間2018年12月20日にCell Stem Cell誌（電子版）に掲載されました。
図. マウス精巣で精子幹細胞の数が一定に保たれるメカニズム
精子幹細胞は、血管の近くで精細管を取り囲むリンパ内皮細胞が産生したFGFを、動き回りながら取り込む。FGFを多く取り込んだ精子幹細胞は自己複製する一方、取り込みが少なかった精子幹細胞は分化する。その結果、精子幹細胞の数はFGFの産生量によって規定されることになり、血管の近くで幹細胞の数が多いことも自然に説明される。
