ト ピ ック ス

生殖細胞の新たな機能
自然科学研究機構基礎生物学研究所生殖遺伝学研究室

田中実!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

はじめに様 XY 型の性決定を行う．驚くべきことに生殖細胞のな
いすべての個体は遺伝的な性に関係なく雄の第２次性徴生殖細胞は将来の卵や精子になる生殖において重要なを示した．遺伝的雌（XX）でも生殖細胞がないと estra-細胞である．この生殖細胞は発生初期に体内を移動し，７βはほとんど検出されず，メダカアンドロゲンでdiol―１生殖腺が形成されるタイミングで生殖腺へと入り込む．

ある１
１keto-testostrone が検出されたのである［５］．性その後，卵になるか精子になるかの決定や配偶子形成は，７βを産生する雌特異的なステロイ
分化時に estradiol―１生殖腺を構成する体細胞に依存していると考えられてきド産生である莢膜細胞は（図１），生殖腺内でひとたびはた．すなわち，生殖過程の制御は生殖細胞非自律的に制分化するものの維持されず，雄型に転換してしまうこと御され，体細胞や内分泌環境に依存しているとされてきが明らかとなった［６］．このことは，生殖細胞が適切た．そしてこの制御の主要な部分は哺乳類から魚類までな卵巣分化には必須であることを示しているのみならのすべての脊椎動物で保存されていると予想されていず，生殖細胞のない生殖腺と身体全体は，内分泌学的にる．

も遺伝子発現のレベルからも雄化してしまうことを示し

哺乳類の場合，体細胞側で決まる性によって生殖細胞ている．の運命も異なることが解析されてきた．生殖腺で精巣決

この生殖細胞の重要性はメダカ突然変異体（hotei）の定遺伝子（Sry）が発現して精巣形成が始まると，生殖解析からも支持される．この変異体はミュラー管阻害因

細胞は精子を作り続けることのできる生殖幹細胞へ分化子（AMH/MIS）受容体に変異があり，生殖細胞が過剰にし，体細胞側はその生殖幹細胞のためのニッチ領域形成増える．しかも先の生殖細胞のない個体とは反対の表現をする．一方の雌で卵巣形成が始まると，すべての生殖型，すなわち雌へと性転換する個体がこの変異体から出細胞は卵形成過程へと進行し，その後の生殖期間に必要現してくる［７，１３］．このシグナル系は体細胞で働き生な数の卵母細胞のプールを出生時までに蓄える．した殖細胞には直接働かない．また生殖細胞をなくすと性転がって，哺乳類の卵巣には卵を作り続ける生殖幹細胞は存在しないのではないかと一般には考えられている．

生殖細胞と生殖腺性分化生殖細胞の生殖過程への関与を考えたとき，生殖細胞が性決定分化過程にどの程度貢献しているのかを知ることは重要といえよう．実際この問題は３０年も前から生殖細胞が減少もしくは欠如するげっ歯類を用いて詳しく調べられてきた［１，２］．その結果，生殖細胞はやはり受動的存在であり，生殖腺の性には積極的に関与しないというコンセンサスが得られてきた．その一方で，２つのエストロゲン受容体遺伝子の同時破壊マウスの例［３，４］など，卵巣で卵母細胞が失われるとほぼ同時に精巣様構造が出現する例がその後の研究で報告されていた．そこでわれわれはモデル脊椎動物の１つであるメダカを用い，生殖細胞が生殖腺へ入り込むことを阻害することによって，生殖細胞のまったくない生殖腺をもったメダカを作製して解析を行った．メダカは哺乳類と同図１

メダカ生殖腺に存在する２種類のステロイド産生莢膜細胞
５０c１７発現
矢印： aromatase 発現雌特異的莢膜細胞，白矢頭： P４莢膜細胞，黒矢頭： foxl２発現顆粒膜細胞，O：卵母細胞．aromatase
発現細胞と P４５０c１７発現細胞は明らかに異なる（左図）．aromatase
発現細胞は卵母細胞に対して foxl２発現顆粒膜細胞の層の外側に存在する（右図）．aromatase 発現雌特異的莢膜細胞の維持には生殖細胞の存在が必須である．文献［６］より改変．

日本生殖内分泌学会雑誌（2012）17 : 49-51

49

TOPICS換しないことからこの変異体での雌への性転換は，結果胞（nos２ 発現細胞）からすべての発達段階の卵細胞が的に増えた生殖細胞を介していると結論され，前段に記生み出されることが判明し，しかもメダカの生殖期間約した生殖細胞の性分化における重要性を支持している．

３ヵ月にわたってこの生殖細胞由来の次世代が得られる

遺伝的に性が決まっても性の適切な発現のためには，生ことが明らかとなった．これはnos２ 発現細胞に生殖幹細胞が殖細胞と体細胞との間の協調が正しく働くことが必須で存在することを示しており，われわれは ovarian cord 内あり，AMH 系はこの協調を制御していると理解されるのニッチ領域を「Germinal Cradle（生殖細胞のゆりか（図２）［８，９，１３］．

ご）」と名付けた［１０］．

卵巣生殖幹細胞とニッチ構造生殖と性を制御する「生殖細胞のゆりかご」

一方でわれわれは，哺乳類 Sry の直接の制御下にあり，それではこのニッチ領域でどのようなシグナルが働い雄決定に必須の Sox９遺伝子のメダカオーソログ sox９bて生殖を制御しているのだろうか？

が雌卵巣でも発現することを見い出した．そしてこの遺sox９b の発現である．哺乳類 Sox９は雄化に必要十分な伝子を発現している細胞が，生殖上皮（germinal or sur-因子で精巣にしか発現しない．しかしメダカ sox９b はface epithelium）と呼ばれる卵巣外層でコード様のネッゆりかご領域を含む卵巣の ovarian cord でも発現してトワーク（ovarian cord）を形成していること，そして卵いる．この sox９b 機能を欠失したメダカ変異体を調べ形成の初期の生殖細胞がすべてこの ovarianてみると，生殖腺はほぼ正常に形成され，支持細胞（ovar-cord 内にコロニーを形成していることを見い出した（図３）．

ian

１つ不思議なのはcord や Sertoli 細胞）は生殖細胞を取り囲む．とこ

哺乳類の精巣では sox９遺伝子を発現するセルトリ細ろが，支持細胞の細胞外基質の発現や分布に障害があり，胞（Sertoli cell）がコード様の精細管を形成し，そこにほぼ正常に見える生殖腺の中で生殖細胞が徐々に失われは精子を作り続ける生殖幹細胞が存在している．われわることが明らかとなった．変異体細胞と正常細胞との間れは，精巣とよく似た ovarian cord 内に卵の生殖幹細胞で生体内キメラを作製してみると変異体由来の支持細胞とそのニッチ構造が存在しているのではないかと予測が生殖腺から除外されてしまうことから，支持細胞としし，クローン解析を行った．その結果，ある群の生殖細ての identity は保たれているが細胞相互作用が著しく減

図２

生殖細胞は適切な性分化に必須．体細胞は，精巣決定遺伝子存在下では生殖細胞を雄化するだけでなく，生殖細胞がなくとも自律的に雄化する（male predisposition）．一方，生殖細胞は体細胞を雌化し，卵巣形成に必須である（canalization to female）．生殖細胞の多少はこの細胞間の関係に影響し性転換を引き起こすと判明した．AMH 系は支持細胞でこの関係を制御していると理解される［７，８，１３］．

50日本生殖内分泌学会雑誌

Vol.17 2012

図３（ovarian cord）
卵巣表層に存在する sox９b 発現細胞のネットワーク生殖細胞が集合して膨らんでいる箇所が germinal cradle「生殖細胞のゆりかご」と呼ばれる生殖幹細胞のニッチ構造．下段は germinal cradle の拡大像［１０］．

TOPICS弱していると結論された［１１］．すなわち sox９b は支持細胞の細胞外基質を適切に制御しつつ，生殖細胞の維持に関わっていることになる．哺乳類でも sox８との協調によるこの生殖細胞維持機能が報告されており［１２］，この Sox９の機能は進化的に保存されていると予想される．
一方，機能的 sox９b 遺伝子数を変化させても雄化には全く影響を示さなかったことから sox９b は雄化には関与しないと結論された．むしろ sox９b 変異体では哺乳類とは逆の雄への性転換が認められる．前述の生殖細胞が増加する hotei 変異体と sox９b 変異体とを交配して hetero複合変異体を作製すると，生殖細胞数が回復して性転換がみられなかったことから，sox９b 変異体の雄への性転換は，前段に示したような生殖細胞が少なくなることによる２次的影響であると結論された［１１］．
sox９b 変異体の解析は，ゆりかご領域での制御がおかしくなると，生殖と性の両方に影響がでる典型的な例を示したといえよう．生殖細胞は配偶子になるだけの受動的細胞ではない．ゆりかご領域で生殖細胞は，性の制御と一体となって内分泌を含めた生殖のさまざまな局面を制御している．哺乳類では表れてこない生殖細胞の機能や性の制御がメダカの解析を通じて明らかになりつつある．
謝辞

この研究は主として森永千佳子，黒川紘美，中村修平，小林佳代，斉藤大助，西村俊也，木下千恵，渡我部育子，米満雅子の諸氏の貢献によるものです． また大阪大学 近藤寿人，慶応大学 谷口善仁，国立遺伝研究所 豊田 敦の諸先生には変異体単離でお世話になりました．ここに改めて感謝の意を記します．

引用文献
１．Merchant H（１９７５）Rat gonadal and ovarian organogenesis
with and without germ cells. An ultrastructural study. Dev
Biol ４４, １-２
１.
２．Merchant-Larios H, Centeno B（１９８１）Morphogenesis of theovary from the sterile Wr/Wr mouse. In : Adavences in

the morphology of cells and tissues. Alan R. Liss Inc.
New York, pp. ３８３３-９２.
３．Couse JF, Hewitt SC, Bunch DO, Sar M, Walker VR,Davis BJ, Korach KS.（１９９９）Postnatal sex reversal of theovaries in mice lacking estrogen receptors alpha and beta.
Science ２８６, ２３２８２- ３３１.
４．Dierich A, Chambon P, Mark M（２０００）Effect of single andcompound knockouts of estrogen receptors alpha（ERalpha）and beta（ERbeta）on mouse reproductive phenotypes.
Development １２７, ４２７７４-２９１.
５．Kurokawa H, Saito D, Nakamura S, Katoh-Fukui Y, Ohta
K, Aoki Y, Baba T, Morohashi K, Tanaka M（２００７）Germcells are essential for sexual dimorphism in the medaka
gonad. Proc Acad Natl Sci USA １０４, １６９５８１-６９６３.
６．Nakamura S, Kurokawa H, Asakawa S, Shimizu N, Tanaka
M（２００９）Two distinct types of theca cells in the medaka
gonad : Germ cell-dependent maintenance of cyp１９a１―expressing cells. Dev Dyn ２３８, ２６５２２-６５７.
７．Morinaga C, Saito D, Nakamura S, Sasaki T, Asakawa S,Shimizu N, Mitani H, Furutani-Seiki M, Tanaka M（Corresponding Author）, Kondoh H（２００７）The hotei mutationof medaka in the anti-Mullerian hormone receptor causes
the dysregulation of germ cell and sexual development.
Proc Acad Natl Sci USA １０４, ９６９１９-６９６.
８．Saito D, Tanaka M（２００９）Comparative aspects of gonadal
differentiation in medaka : a conserved role of developing
oocytes in sexual canalization. Sex Dev ３, ９９１- ０７.
９．Tanaka M, Saito D, Morinaga C, Kurokawa H（２００８）Cross
talk between germ cells and gonadal somatic cells is critical for sex differentiation of the gonads in the teleostfish, medaka（Oryzias latipes）. Dev Growth Differ ５０, ２７３２７８.
１０．Nakamura S, Kobayashi K, Nishimura T, Higashijima S,Tanaka M（２０１０）Identification of germline stem cells inthe ovary of teleost medaka. Science ３２８, １５６１１- ５６３.
１１．Nakamura S, Watanabe I, Nishimura T, Toyoda A,Taniguchi Y, Tanaka M（２０１２）Analysis of medaka sox９
orthologue reveals a concerved role in germ cell maintenance. PLoS ONE ７, e２
９９８２.
１２．Barrionuevo F, Georg I, Scherthan H, Lecureuil C, Guillou F, Wegner M, Scherer G（２００９）Testis cord differentiation after the sex determination stage is independent ofSox９ but fails in the combined absence of Sox９ andSox８. Dev Biol ３２７, ３０１３- １２.
１３．Nakamura S, Watanabe I, Nishimura T, Picard J-Y, Toyoda
A, Taniguchi Y, di Clemente N, Tanaka M（２０１２）Hyperproliferation of mitotically active germ cells dues to defective anti-Müllerian hormone signaling mediates sex reversal in medaka. Development １３９, ２２８３２-２８７.

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