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男性不妊治療へ大きく貢献する「精子の動きを制御する仕組み」を発見

精子の動きを制御している仕組みが新たに発見されました。
男性不妊症治療に新たな道が開けました。

Scientists at The University of Toledo discovered new movement in sperm that provides innovative avenues for diagnostics and therapeutic strategies for male infertility.

参照元：http://news.utoledo.edu/index.php/06_28_2021/newly-discovered-sperm-movement-could-help-diagnose-treat-male-infertility
– トレド大学 University of Toledo. June 28, 2021

トレド大学の科学者たちは、男性不妊症の診断と治療戦略に革新的な道を提供する、精子の新しい動きを発見しました。

Nature Communications誌に掲載された研究成果によると、精子の頸部にある非定型の中心核が、精子の頭部の痙攣を制御する伝達システムとして機能し、精子の尾部の動きと新しい頭部の動きを機械的に同期させていることがわかりました。

遠心筋はこれまで、ショックアブソーバーのような働きをする硬い構造と考えられてきました。

UToledo College of Natural Sciences and Mathematicsの生物科学教授であるTomer Avidor-Reiss博士は話します。

「精子の首にある非定型の中心核は、精子の動きを良くするための進化的な革新であると考えています。生殖の成功は、精子が卵子と受精するためにライバルと競争しながら女性の生殖管の障壁を泳ぎ抜けるかどうかにかかっています。」

博士号取得者のSushil Khanal氏が率いるこの研究は、同研究室が過去に行ったヒトの精子に関する画期的な発見に基づいており、生殖生物学のドグマを変えました。今回新たに発見された「非定型遠心体」と呼ばれる精子の構造は、不妊や流産、先天性異常の原因となる可能性があるとのことです。

Avidor-Reiss研究員は話します。

「これらの研究を総合すると、精子の動きと初期胚の両方における精子中心核についての理解を見直す必要があります。」

Avidor-Reiss氏は、今回の発見が、妊娠しにくい原因を家族が理解するための新たな可能性の扉を開くと信じています。

精子の頭部と尾部が一緒に動いていなければ、精子は卵子にたどり着くのに十分な効率で動くことができません。

Avidor-Reiss氏は話します。

「中心核に欠陥があると、精子の尾部と頭部の結合がうまくいかなくなります。何が問題なのかわからない患者さんの場合、精子の尾部の動きを見て、それをリバースエンジニアリングして中心核の機能を決定し、カップルの不妊症を判定できる可能性があります。」

また、この動きを見つけることで、将来的には、どの精子が生命を維持できる優れた遠心分離器を持っているかを予測することができると述べています。

Avidor-Reiss氏は続けます。

「今、人々は何を解決すればよいかわからないでいます。私たちは、問題をピンポイントで特定することができます。この知識によって、これまで明らかにされていなかった不妊男性のサブグループを特定することができます。」

今回の研究では、哺乳類の精子において、頸部の非定型の遠位遠心体、定型の近位遠心体、およびその周辺物質における内部スライド形成のカスケードが存在し、尾部の拍動と非対称な頭部のキンクを結びつけていることが明らかになりました。

研究チームは、UToledo Instrumentation CenterにあるSTORM免疫蛍光顕微鏡を用いて、非定型遠心体の左右が約300ナノメートル相対的に移動する様子を確認しました。

タンパク質の平均直径が5ナノメートルであることを考えると、これは小さな数字ではあるが、細胞内での劇的な動きを示しています。

博士課程の学生であるルーク・アシンガー氏は、生物学の学士号を取得して卒業したばかりですが、学部生時代には大学の最高レベルのコーラス・アンサンブルでベースを担当しており、研究室の新発見について歌詞を書き、”Twitch, Roll and Yaw “という曲で新しい動きの仕組みを説明しています。

Reiss氏は話します。

「私たちは科学と芸術を推進することが大好きです。今回は、精子が一体となって鼓動することを示しています。精子の頭部は尾部から孤立しているわけではありません。非典型的な遠心子と典型的な遠心子を含む首の部分は、精子の動きを調整する形態学的なコンピュータ、つまり精子の脳として機能しているのかもしれません。」

「この歌は、大きな変化を理解するための独創的な方法です。この歌は、大きな変化を理解するための創造的な方法です。細胞内で最も保守的な構造の1つです。私たちは、ショックアブソーバーから伝達システムへと進化する、逆の機能を持つ別のものを発見しました。」

本研究は、精子頸部の最先端の低温電子顕微鏡検査を行ったオランダ・ユトレヒト大学のTzviya Zeev-Ben-Mordehai博士の研究室と、数学・波形解析を行ったイギリス・ブリストル大学のHermes Bloomfield-Gadêlha氏との国際共同研究です。訳しました。

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