精巣を顕微鏡で観察すると円形の生殖細胞から成熟精子（図1）まで，形態が経時的に変化していく様子を確認することができます。しかし，その一連の変化に関わる因子，すなわちどのタンパク質が精子形成に関与しているのか，どの過程でタンパク質は作用しているのか，またそれらがどのような機能を持っているのかについては，未解明の部分が多く残されています。



我々の研究目的は，精子形成（円形の精子細胞がオタマジャクシ状の精子へと変化する過程）に関わるタンパク質とその機能を明らかにすることです。そのために，精巣で高発現する遺伝子を欠損させたノックアウトマウスを作製し，精子や精巣を詳細に解析します。これにより，欠損させた遺伝子がコードするタンパク質の機能を解明することを目指しています。



ノックアウトマウスの結果はさまざまで，正常マウスとほとんど変わらない場合もあれば，たった1つの遺伝子を欠損させただけで精子に形態異常が生じたり，精子が全く形成されず不妊となったりすることもあります。これらを電子顕微鏡や質量分析などの機器・技術を用いて詳細に解析することで，タンパク質（遺伝子）の役割を明らかにすることが可能です。



私たちの研究室では，世界で唯一の独自の遺伝子改変マウスを自ら作製し，解析まで行う強みを持っています。そのため，自分のやった実験がまだ誰も知らない新しい成果に直結する可能性があり，これこそが私たちの研究の大きな醍醐味と言えます。



主な業績

1. Shimada K, Park S, Oura S, Noda T, Morohoshi A, Matzuk MM, et al. TSKS localizes to nuage in spermatids and regulates cytoplasmic elimination during spermiation. PNAS. 2023;120(11):e2221762120. doi: doi:10.1073/pnas.2221762120.

2. Shimada K, Ikawa M. CCDC183 is essential for cytoplasmic invagination around the flagellum during spermiogenesis and male fertility. Development. 2023;150(21):dev201724. doi: 10.1242/dev.201724.

3. Shimada K, Park S, Miyata H, Yu Z, Morohoshi A, Oura S, et al. ARMC12 regulates spatiotemporal mitochondrial dynamics during spermiogenesis and is required for male fertility. PNAS. 2021;118(6):e2018355118. doi: 10.1073/pnas.2018355118.

図1：マウス精子の模式図（クリック推奨）

図2：TSKSを欠損すると破線で示した細胞質が除去されず，異常な精子が形成される