人間の精子には「老化時計」が隠されている

科学者たちは、人間の精子に隠されたRNAの「老化時計」を発見した。

父親の年齢の上昇が関係している 健康リスクの上昇 肥満や死産のリスクが高まるなど、次世代への影響が懸念されます。しかし、何がこのリスク増加を引き起こすのかは依然として不明です。

この関連性に関するほとんどの研究は、精子内の DNA が年齢とともにどのように変化するかに焦点を当てています。しかし精子は、RNAと呼ばれる多様な分子を含む他の分子も運んでいます。

今回、ユタ保健大学の新しい研究は、マウスとヒトの両方で精子のRNA含有量が時間の経過とともに同様の変化を起こし、それが中年期に急速かつ劇的な変化を引き起こす可能性があることを示した。

さらに、「古いRNA」は細胞の代謝を変化させるようで、将来的に子供を産む際の健康リスクに寄与する可能性がある。

結果は次のとおりです。 EMBO ジャーナル。

精子RNAの隠された世界を「見る」

チェンの研究室でのこれまでの研究では、精子中のRNAが食事などの父親の環境によって変化する可能性があり、それらの変化が次世代に影響を与える可能性があることが証明されていた。しかし、最も重要と思われる種類の RNA 分子は、標準的な技術では検出することが困難でした。チェンのチームは、これまで検出できなかった精子 RNA の世界を「見る」ために、PANDORA-seq と呼ばれる高度な RNA シーケンス手法を開発しました。

この新しいツールを使用してマウスの精子を分析したところ、研究者らは従来の技術では検出できなかったパターン、つまり50週齢から70週齢のマウスの精子のRNA量の急激で劇的な変化を発見した。この「老化の崖」に加えて、彼らは分子時計のようなものを発見した。

男性が年齢を重ねるにつれて、特定の精子 RNA の割合は徐々に変化します。より長いフラグメントがより一般的になる一方、より短いフラグメントはあまり一般的ではなくなります。そして、人間の精子のRNAを調べたところ、同じ進行性の変化が見られました。

「一見すると、この発見は直感に反するように思えます」とチェン氏は言う。 「私たちは何十年も前から、精子が老化するにつれて、そのDNAがより断片化して破壊されることを知っていました。RNAもこのパターンに従うと予想する人もいるかもしれません。しかし、私たちはその逆を発見しました。特定の精子のRNAは実際には年齢とともに長くなるのです。」

このようなRNAの変化は、子孫の健康に重要な影響を与える可能性があることが、今回の結果から示唆されている。

研究チームが「古いRNA」のカクテルを初期胚と生物学的に類似したマウス胚性幹細胞に導入したところ、細胞は代謝や神経変性に関連する遺伝子発現の変化を示し、RNAが次世代の健康に影響を与えるメカニズムを示唆する可能性がある。

見えないパターンを見つける

研究者らは、精子頭部（内容物を卵子に運ぶ精子の部分）のみのRNAを調べた場合にのみ、これらの変化の一部を検出できた。精子の長い尾には、これまでパターンを覆い隠していた他の RNA が含まれています。

「このrsRNAの長さの変化は、精子頭部に特有のユニークなシグナルでした。精子全体の『ノイズの多い』プロファイルによって隠蔽されました」と、ネバダ大学リノ医学部の生理学および細胞生物学の准教授であり、この論文の共同上級著者でもある共同連絡著者のTong Zhou氏は説明する。 「精子頭部サンプルの配列決定がこの発見を可能にしたのです。」

ネズミから人間へ

研究者らはヒトにおけるこれらのRNA変化を確認することができた

「この発見をマウスからヒトまで検証するのは本当に刺激的でした」とユタ大学アンドロロジー＆体外受精研究室の所長であり、この論文の共同上級著者であるケネス・アストンは言う。 「ユタ大学の精子バンクのリソースにより、この種間の検証が可能になりました。」

「これはトランスレーショナル男性学にとって重要なステップとなる可能性があります」と、ユタ保健大学の最高イノベーション責任者であり、この研究の著者であるジェームス・M・ホタリング氏は付け加えた。

「PANDORA-seqによって可能になったこの発見は、情報に基づいた生殖に関する決定を導き、妊孕性の転帰を改善するのに役立つ将来の診断の基礎を築く可能性があります。」

研究チームの次のステップは、RNA におけるこれらの変化の原因となる特定の酵素の特定に焦点を当てる予定です。

「この変化を促進する酵素を理解できれば、それらは高齢男性の精子の質を潜在的に改善するための介入の実行可能なターゲットになる可能性があります」とチェン氏は言う。 “乞うご期待。”

ハーバード大学医学部などの研究機関に科学者が追加。スクリップス研究所;カリフォルニア大学リバーサイド校。とブリガム・ヤング大学がこの研究に貢献しました。

この研究への資金提供は、ユーニス・ケネディ・シュライバー国立成育医療人間開発研究所、国立環境保健科学研究所、国立糖尿病・消化器・腎臓病研究所、国立がん研究所を含む国立衛生研究所に加え、ゲノム医療パイロット賞および誘導バイオセンターから提供された。

この研究には、カリフォルニア大学サンディエゴ校 IGM ゲノミクス センターで生成されたデータが含まれています。内容は著者のみの責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。

ソース： ユタ大学