幹細胞移植による自然老化カニクイザルの生殖寿命延長

研究背景

卵巣は女性の生殖および健康にとって重要な器官であり、卵母細胞の産生と性ホルモンの分泌を担っています。加齢と共に卵巣の機能は次第に低下し、最終的に閉経に至り、骨粗鬆症や心血管疾患、神経変性疾患といったさまざまな健康問題を引き起こします。ホルモン補充療法（HRT）は閉経の症状を緩和するために広く使用されていますが、その長期的な使用は冠状動脈疾患や浸潤性乳がん、脳卒中などのリスクを増加させる可能性があるため、安全で効果的な代替方法の探索が求められています。

近年、間葉系幹細胞（Mesenchymal Stem Cells、以下MSC）を用いた治療法が、動物モデルおよび早期卵巣機能不全女性の卵巣機能回復に成功してきました。しかし、これらの研究は主に早期卵巣機能不全の治療に焦点を当てており、正常な老化卵巣がMSC移植によって改善されるかどうかについては十分な研究がなされていません。また、MSCの異種移植はその供給源の制限や細胞の異質性が問題となる可能性があります。そこで、本研究では、新たな幹細胞として人胚性幹細胞から派生したMSC様細胞（以下M細胞）を使用し、自然老化カニクイザル（Macaca fascicularis）モデルにおいて卵巣老化の緩和における効果とそのメカニズムを検証しました。

研究出典

本研究は、中国科学院など複数の中国の研究機関に所属するYan Long、Wan Tuらによって行われました。この論文は2024年に発表され、《Cell Discovery》誌にオンライン掲載されており、幹細胞移植による卵巣老化の緩和に関する最新の研究成果を提供しています。

研究プロセス

中国人女性の卵巣予備力の分析

中国人女性の卵巣予備力の状況を深く理解するために、研究チームは35歳から52歳までの26名の中国人女性の28個の卵巣サンプルを用いて定量形態学的研究を行いました。これらのサンプルは系統的なランダムサンプリングによって切片化され、染色およびスキャンによって卵巣内の卵胞数を計数しました。その結果、加齢に伴って卵巣内の原始卵胞数が顕著に減少することが示されましたが、更年期の卵巣にも発育の可能性を持つ一部の原始卵胞が保持されていることが確認されました。また、卵巣の線維化の程度は年齢と共に著しく増加しており、卵巣の微小環境の悪化を示しています。

M細胞移植実験

本研究では、18歳から23歳の間のカニクイザル10匹を選定しました。これらのザルは更年期段階にあり、月経不規則、卵巣の体積減少、性ホルモンレベルの低下などの老化特性を示していました。研究チームはこれらのザルを実験群（7匹）と対照群（3匹）に分け、それぞれ両側の卵巣にM細胞または生理食塩水を注射しました。その後、8ヶ月にわたり追跡調査を行い、主に健康状態、卵巣および子宮の形態変化、性ホルモンレベル、生殖能力を監視しました。

移植実験中、チームは超音波および生化学分析法を用いて卵巣と子宮の形態変化、内膜の厚さ、およびエストロゲンとプロゲステロンのレベルの変化を観察しました。結果として、M細胞移植は卵巣の直径と子宮内膜の厚さを顕著に増大させ、性ホルモンの分泌レベルを向上させることが確認されました。移植後6ヶ月で、実験群のザルの血清エストロゲンレベルは対照群よりも有意に高く、プロゲステロンレベルも大多数の実験群で高いレベルに維持されました。

生殖寿命の延長

M細胞移植が生殖機能を改善するかどうかをさらに検証するため、研究チームは超排卵技術および自然交配によってザルの生殖能力を評価しました。結果として、対照群のザルは卵母細胞を全く得られなかった一方、実験群のザルは合計51個の卵母細胞を取得し、そのうちの一部は受精し、胚盤胞段階まで発育しました。さらに、自然交配において、実験群のザル1匹が成功裏に妊娠し、健康な幼ザルを出産しました。この成功例は、M細胞移植の実際の応用において貴重な支持を提供します。

転写解析による分子メカニズムの解明

M細胞移植が卵巣機能を回復する潜在的なメカニズムを解明するために、研究チームは単一細胞RNAシークエンシング（scRNA-seq）を使用して、実験群と対照群のザル卵巣組織の転写変化を分析しました。結果、M細胞移植後、顆粒細胞（Granulosa Cells、以下GC）および基質細胞の増殖が増加し、血管新生の活性も顕著に向上しました。同時に、実験群のザル卵巣組織における炎症反応および線維化の程度が明らかに減少し、M細胞移植が卵巣の微小環境を改善したことが示されました。

さらに分析したところ、GCにおいてPPARG、PRDX4、RDXといった遺伝子の発現が顕著に上昇し、それぞれ抗炎症、抗酸化、増殖に関与していることが分かりました。一方、基質細胞においてはPPARG、NFKB1、HSF1といった遺伝子の上昇が創傷治癒と酸素応答能力の向上に寄与していることが示されました。これらの遺伝子調節ネットワークの変化は、MSC様細胞移植による卵巣機能改善の分子メカニズムに関する証拠を提供しています。

体外実験の検証

体外におけるM細胞の抗老化効果を検証するため、研究チームは老化したKGN細胞（人顆粒細胞腫瘍細胞株）とMSC様細胞を共培養しました。実験の結果、M細胞は老化したKGN細胞の酸化ダメージとアポトーシスを著しく減少させ、PPARG、PRDX4、RDXの発現を顕著に上昇させ、老化マーカーと炎症因子の産生を抑制しました。これらの結果から、MSC様細胞が卵巣の微小環境内の重要な因子を調節することで顆粒細胞の老化プロセスを遅延させ、卵巣機能を改善することが示されました。

研究結論

本研究は、M細胞が自然老化卵巣において顕著な効果を持ち、生殖寿命を延長することを初めて明らかにしました。自然老化したカニクイザルモデルでの移植実験を通じて、M細胞は卵巣の線維化および炎症反応を緩和し、卵胞の発育と性ホルモンの分泌を促進し、ザルの生殖能力を向上させることが確認されました。また、転写解析および体外機能検証を通じて、PPARG、PRDX4、RDXといった遺伝子が卵巣微小環境の改善に重要な役割を果たしていることが明らかになりました。

研究の意義と価値

本研究は、幹細胞療法に新たな方向性を提供するとともに、女性の生殖老化に対する治療に希望をもたらしました。将来的には、M細胞移植が女性の卵巣老化を遅延させ、更年期の健康を改善する重要な戦略となる可能性があります。本研究を通じて、卵巣老化のメカニズムに関する貴重な知見が得られ、特に細胞微小環境が老化過程において果たす重要な役割について理解が深まりました。