研究フロンティア（平成 年度学術奨励賞受賞論文）

脱細胞化組織移植によるマウス子宮再生モデルの構築と再生における転写因子 STAT の役割
平岡 毅大，廣田泰，大須賀 穣，藤井 知行

東京大学医学部産婦人科学教室緒綻させることでドナー由来の細胞が除去され，内膜上皮言

基底膜，内膜間質，筋層，血管の構造を保ちつつ細胞外子宮内膜は，哺乳類の発生の初期に位置する着床とい基質タンパク質で構成される足場のみを保存しているこう現象が起きる生命の継承に必須の組織であり，ヒトにとを確認した（図C）．一方で，野生型のレシピエンおいては月経周期ごとに脱落・再生を繰り返し，マウストマウス子宮の対血管側に，麻酔下において内腔から筋×mm の人工的欠損部位を作成し，においても分娩ごとに修復が起きることから，高い再生層に至るまでの能を有していると考えられる．この子宮内膜の正常な再前述のドナー由来の脱細胞化組織を ―生は妊娠成功に向けての鍵を握ると考えられるが，再生用いて顕微鏡下に結節縫合し移植した（図を制御する詳細な機序についてはほとんど明らかにされ植後 日目（移植当日を移植後ていないのが現状である．子宮内膜に高い再生能力を付シピエントマウスを解剖し移植部位を採取したところ，与する根本原理を解明する研究は，子宮再生医療の開脱細胞化組織内に脈管構造を伴った組織が構築されてい発・発展に寄与する可能性があるため，基礎医学の観点ることが肉眼的に確認された（図だけでなく，臨床医学の観点からも非常に重要な意義が心付近を子宮角長軸と垂直な断面で薄切し，ヘマトキシあると考えられる．晩婚化の進む現代の日本社会においリンエオジン染色や免疫染色により組織学的に検証したて生殖医療技術は目覚ましい発展を遂げてきたが，流産ところ，再生部位の子宮は正常子宮と相同の組織学的構手術などの子宮内手術や先天性子宮奇形による内膜欠損造を有しており，卵巣ホルモン受容体の発現は正常でが原因となる不妊症に対しては，これまで有効な治療法あった（図B，C）．この再生部位の機能を評価するたは存在しなかった．子宮内膜再生機序の解明に向けてのめ，移植後ヵ月のレシピエントマウスを野生型の雄マ研究は，これらの難治性妊孕性障害症例に対する画期的ウスと交配し，妊娠初期の卵巣ホルモン応答能を評価しな治療戦略を再生医療の観点から提供できる可能性があたところ，着床マーカーと考えられている妊娠り，今後の発展が大いに期待される．そこでわれわれはおける上皮の増殖停止と間質の増殖亢進［今回，子宮内膜再生機序に関する基礎的知見を得るため，認められた（図生体内で子宮再生を誘導するマウスモデルを作成し，再産までの妊娠継続が可能であり，妊娠 日目の帝王切開生過程を組織学的に検証した．

により正常産仔の分娩が可能であったことから（図ナイロン糸をA，D）．移日目と定義した）にレA）．再生部位の中日目に］は正常にA）．さらに，再生部位における正期B〜E）， 再生子宮が機能的に正常であることが示された．

脱細胞化組織移植によるマウス子宮部分的再生
脱細胞化組織移植モデルによる子宮再生過程の検証
野生型のドナーマウス子宮を採取し，子宮内膜と筋層を含む剤である×mm 大の直方体の形状に細切後，界面活性

次にわれわれは，この脱細胞化組織移植のマウスモデ％ドデシル硫酸ナトリウムに一時間浸漬・振ルを，子宮の再生制御機構を詳細に観察できる実験モデ

盪したのち洗浄バッファー内で週間振盪することで脱ルであると考え，子宮再生過程を経時的に観察した．そ細胞化子宮組織を作成した（図A，B）．この脱細胞化の結果，移植翌日には脱細胞化組織の表面に扁平な細胞組織は，ドデシル硫酸ナトリウム処理により細胞膜を破連絡先：平岡毅大，東京大学医学部産婦人科学教室〒 ―東京都文京区本郷 ― ―TEL ： ――
FAX： ――
E-mail：t̲hiraoka1985@yahoo.co.jp

が出現し，この細胞は移植後変化し，移植後日目には円柱状の形態に日目には成熟した形状の管腔上皮が形成され，その直下に腺管を含む間質が再構築されることがわかった（図A）．この移植後早期に脱細胞化組織

表面に出現する扁平な細胞は，免疫染色により正常な子

日本生殖内分泌学会雑誌（2017）22 : 17-2317

平岡毅大他図

マウス脱細胞化組織移植モデル（文献 Hiraoka T. et al. JCI Insight
より引用）
A．研究手法の概略．DUM ; decellularized uterine matrix 脱細胞化子宮組織，DMT ; decelllarized matrix transplantation 脱細胞化組織移植
B．脱細胞化子宮組織
C．脱細胞化子宮組織のヘマトキシリンエオジン染色．l：管腔面，s：間質の細胞外基質，m：筋層の細胞外基質，v：血管の細胞外基質
D．脱細胞化組織移植直後（移植後 日目）の肉眼写真．UT，移植片周囲の子宮図

脱細胞化組織移植によるマウス子宮再生（文献
A．移植後 日目における移植部位の肉眼写真

Hiraoka T. et al. JCI Insight

より引用）

B．子宮再生部位（移植後 日目）のヘマトキシリンエオジン染色
C．子宮再生部位（移植後 日目）の免疫染色．CK ；cytokeratin ，αSMA；alpha smooth muscle actin，ERα；estrogen receptor alpha，PR；progesterone receptor
D．間質・筋層特異的レポーターマウスにおける移植後 日目の蛍光顕微鏡写真

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日本生殖内分泌学会雑誌

Vol.22 2017

脱細胞化組織移植によるマウス子宮再生モデルの構築と再生における転写因子 STAT の役割

図

子宮再生部位の機能的評価（文献 Hiraoka T. et al. JCI Insightより引用）
A．妊娠 日目における Ki 染色．着床直前の子宮内膜のホルモン応答能，すなわち上皮の増殖停止と間質の増殖亢進は正常である．
B．妊娠 日目での子宮再生部位における妊娠の維持
C．妊娠 日目で発育している胎児の数は手術側子宮角と非手術側子宮角の間で差がない．
D．妊娠 日目に帝王切開で分娩した産仔の肉眼写真
E．妊娠 日目に帝王切開で得られた産仔の体重．再生部位より得られた産仔の発育は正常であった．

宮上皮と同様の性質を備えていることが明らかになった響を評価するため，卵巣除去術後（図B）．さらに，子宮上皮の系譜を特異的に追跡可能マウスおよびレシピエントマウスを用いて脱細胞化組織な遺伝子改変マウスを作成し，野生型ドナーマウス由来移植を行った．その結果，子宮の再生過程は前述した通の脱細胞化組織を移植したところ，この扁平な細胞は移常のマウスにおける再生過程と類似しており（図植片周囲の管腔上皮から供給され移動してきた細胞であ移植後 日目の組織学的評価では，再構築された子宮はることが明らかとなった（図正常子宮と相同の構造を有していた（図C）．また，子宮間質・週間の野生型ドナーA），A，B）．この筋層の細胞系譜を追跡可能な遺伝子改変マウスも作成

結果は，子宮再生過程に卵巣ホルモンが必須の要素ではし，移植後 日目に観察したところ，再生された子宮上ないことを示唆しており，ヒト子宮内膜再生が血中卵巣皮は，レシピエント上皮由来の細胞のみから構成されて，ホルモン濃度低値である月経期に開始する事実や［ ― ］いることが明らかになった（図帝王切開後の無排卵期においても子宮の治癒が可能であD）．以上の検証により，脱細胞化組織移植モデルによる子宮再生過程においる事実を反映しているものと考えられた．て，子宮管腔上皮の再生能が卓越していることが明らかとなった．

卵巣ホルモンがマウス子宮再生に与える影響

子宮上皮再生における転写因子 STAT の役割
本モデルを用いてさらに詳細に子宮再生機構を検証するため，われわれは周期的に分泌される卵巣ホルモンの次にわれわれは，卵巣ホルモンが子宮再生に与える影影響を除外できる卵巣除去術後の脱細胞化組織移植モデ

研究フロンティア

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平岡毅大

図

他

子宮再生過程の経時的観察（文献 Hiraoka T. et al. JCI Insightより引用）
A．移植後 日目， 日目， 日目のヘマトキシリンエオジン染色．矢頭は脱細胞化組織表面の扁平な細胞を示す．
l：管腔上皮，g：腺上皮，s：間質B．移植後 日目の免疫染色
C．上皮特異的レポーターマウスにおける移植後図

卵巣除去術後マウスにおける子宮再生（文献 Hiraoka T. et al. JCI InsightA．移植後 ， ， ， 日における移植部位のヘマトキシリンエオジン染色
B．移植 日目における移植部位の免疫染色20日目の蛍光顕微鏡写真

日本生殖内分泌学会雑誌

Vol.22 2017より引用）

脱細胞化組織移植によるマウス子宮再生モデルの構築と再生における転写因子 STAT の役割

図

卵巣ホルモン非存在下に管腔上皮は早期に再生を開始する（文献 Hiraoka T. et al. JCI InsightA．移植後 ， ， 時間における Ki 染色．上皮の増殖は移植後 時間より誘導される．

より引用）

B．移植後 ， ， ， 時間におけるエストロゲン投与群と対照群の管腔上皮再生能の比較．
管腔上皮の再生に明らかな差を認めなかった．

ルを用いて，細胞の増殖能を Ki 染色で評価した．そおける STAT の機能に関しては，子宮の STAT を欠損の結果，卵巣ホルモン非存在下に，移植片周囲の子宮上したマウスが着床障害による不妊となることは知られて皮が移植後 時間で増殖を開始することがわかった（図，子宮の再生という観点ではその機いるものの［ ― ］

A）．また，移植後 時間までの上皮再生過程の観察能は知られていなかった．そのためわれわれは脱細胞化により，エストロゲン投与群と対照群において顕著な管組織移植後の STAT の活性化を免疫染色で検証したと腔上皮再生能の差を認めなかったことから（図ころ，移植後B），

時間に移植片周囲の上皮において顕著に，子宮内膜損傷後の早期段階においては卵巣ホルモンを必

また間質や筋層においても STAT の活性化が認められ要としない分子経路が再生を支配的に制御しているものた（図と推測された．

クアウトマウス（ΔSTAT ）を作成し，卵巣除去術施行A）．そこでわれわれは子宮特異的 STAT ノッ

この上皮の再生誘導経路を検証するため，われわれは週間後に野生型ドナーマウス由来の脱細胞化組織を移転写因子 STAT に注目した．STAT は IL― ，LIF，oncosta-植し，移植後 時間における上皮の再生能を評価した．

tin M と い っ た IL― フ ァ ミ リ ー サ イ ト カ イ ン や EGF

結果，ΔSTAT マウスにおいては，野生型と比較し脱細（epidermal growth factor）などの下流に位置し，標的胞化組織表面の扁平な再生上皮細胞の絶対数の有意な低遺伝子の転写調節に関与することが知られており［下を認め，その原因として，移植片周囲の上皮の増殖率］，種々の臓器における損傷からの修復過程において重要なの有意な低下が考えられた（図．子宮に役割を果たしていることがわかっている［ ― ］から，子宮内膜再生の初期段階に位置する上皮再生過程B〜D）．これらの結果

研究フロンティア

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平岡

毅大他

図

STAT は子宮上皮再生に重要である（文献 Hiraoka T. et al. JCI Insightより引用）
A．移植後 ， 時間における pSTAT 免疫染色．移植片周囲における STAT の活性化は移植後時間より上皮中心に起こり，間質，筋層でも活性化される．
B．移植後 時間における ΔSTAT マウス（子宮特異的 STAT ノックアウトマウス）の STAT 活性の低下と Ki 染色による上皮増殖能の低下
C．移植後 時間の ΔSTAT マウスにおける脱細胞化組織上の再生上皮細胞数の有意な低下
D．移植後 時間の ΔSTAT マウスにおける移植片周囲上皮増殖率の有意な低下

図

生理的子宮内膜再生過程における STAT の活性化（文献
A．マウス分娩直後の子宮内膜における STAT の活性化
B．ヒト月経期，増殖初期における STAT の活性化

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日本生殖内分泌学会雑誌

Vol.22 2017

Hiraoka T. et al. JCI Insightより引用）

脱細胞化組織移植によるマウス子宮再生モデルの構築と再生における転写因子 STAT の役割において，子宮の STAT が重要な機能を果たしているものと考えられた．過去の報告により，子宮内膜の修復過程において好中球が重要な役割を果たしていることが，本モデルの子宮内膜再生過程に知られており［ ― ］
おいても好中球由来のサイトカインが STAT の活性化に関わっている可能性が推測された．

生理的な子宮内膜再生過程における STAT の活性化
これまでの結果から，人工的に子宮再生を誘導できる本モデルにおいて STAT が重要な機能を有することが明らかとなったが，最後にわれわれは，マウスの分娩直後，ヒト月経後期・増殖初期といった生理的な子宮内膜の再生過程における STAT の関与について検証した．
免疫染色の結果，STAT の活性化は，マウス・ヒトいずれにおいても上皮において顕著に，また間質においても認められ，脱細胞化組織移植モデルにおける STAT 活性化と類似した所見を示した（図A，B）．この結果から，生理的な子宮内膜修復過程においても STAT が関与していることが示唆された．

結語

今回われわれは，脱細胞化組織移植技術を用い，マウス子宮の生体内での部分的再構築に成功した．さらに，本モデルを用いて子宮再生過程を解析し，転 写 因 子
STAT が子宮内膜再生の初期に位置する上皮再生に重要な役割を果たしていることを明らかにした［ ］．本モデルは，種々の遺伝子改変マウスを用いることで子宮の再生を制御する分子学的機構をより詳細に解明し，子宮の再生を促進する化合物の同定につながる可能性も秘めていると考えられる．さらに，子宮内膜の異所性増殖を本態とする宮内膜症や子宮腺筋症の病態解明にも役立つ可能性もあり，本モデルを用いた今後のさらなる研究の発展が期待される．

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