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卵の発生におけるWNTシグナルの役割

研究によると、WNTシグナルが卵胞の成熟と fertility に影響を与えることがわかったんだ。

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WNTシグナルと卵の発生WNTシグナルと卵の発生びつけた。研究がWNTシグナルの乱れと不妊問題を結
目次

卵胞形成は卵巣の卵胞が発達する過程で、卵を含む構造だよ。このプロセスは女性の生殖にとって重要なんだ。マウスでは、生後すぐに始まって、休眠している卵の予備として機能する原始卵胞を形成するんだ。この卵胞は何段階かを経て、最終的には排卵の際にわずか数個の卵だけが放出される。卵胞形成を理解することは重要で、ここに問題が発生すると妊娠に影響を与える可能性があるんだ。

卵胞形成の段階

原始卵胞の形成は卵巣で行われるよ。各原始卵胞は、卵に平らな細胞の層が付いている状態で、この層は前顆粒細胞と呼ばれているんだ。この前顆粒細胞は成熟すると顆粒細胞になるんだよ。ほとんどの原始卵胞は静止しているけど、ごく少数が活性化されて排卵に向かって旅が始まる。

活性化されると、原始卵胞は一次卵胞に移行して、前顆粒細胞が形を変え、増殖が始まり、卵が成長し始める。この発達は二次卵胞やアンフラ卵胞を経て、最終的には排卵前卵胞に達する。これらの段階を経る卵の数は限られていて、たくさんは排卵に至らない。この卵胞形成のサイクルは女性の生殖年齢の間に繰り返されて、閉経まで続くんだ。

適切な活性化の重要性

原始卵胞の活性化は卵の供給を維持するために重要だよ。このプロセスが失敗すると、卵が不足したり、逆に多すぎたりする問題が起こるんだ。この調整は成功した生殖のために正確でなければならないよ。原始卵胞の活性化の失敗は、女性の早発性卵巣不全のような状態に寄与するかもしれない。ただ、原始卵胞の静穏状態を制御する正確なメカニズムやその活性化についてはまだ完全には理解されていないんだ。

顆粒細胞と卵子のコミュニケーション

顆粒細胞と卵子の相互作用は、原始卵胞の活性化時に重要なんだ。両方の細胞が必要な方法でコミュニケーションを取っているよ。このコミュニケーションを調整する多くの分子が発見されているけど、その詳細は複雑なままだよ。

卵子を休止状態に保つ重要な因子はFOXO3というタンパク質なんだ。このタンパク質は卵細胞の核にあって、卵がまだ休止状態かどうかの指標になるんだ。顆粒細胞からの信号に反応して、FOXO3は細胞質に移動し、原始卵胞の活性化を引き起こすよ。他にも、卵由来のタンパク質GDF9などが顆粒細胞の成長を促進するのお手伝いをしているんだ。低酸素レベルや栄養などのさまざまな環境要因も原始卵胞を維持する上で重要な役割を果たしているよ。

WNT信号伝達の卵胞形成における役割

研究では、WNT信号伝達という細胞間の特定のコミュニケーション経路が、マウスの出生後の卵胞の発達に重要な役割を果たしていることが示されているんだ。WNT信号伝達は顆粒細胞と卵の相互作用も含んでいるよ。最近の研究では、卵由来のタンパク質RSPO2が近くの顆粒細胞のWNT信号伝達をポジティブに調整することがわかったよ。別の研究では、卵を囲む細胞からのWNT分泌が抑制されると、顆粒細胞がうまく発達しないことが分かったんだ。成熟する代わりに、平らで細胞質が少ないままなんだ。

この成熟不足は、卵の成長と顆粒細胞の正常な発達の間にズレを生じさせるんだ。卵は成長することがあるけど、未熟さや潜在的な休眠のサインが見られることがあって、健康な顆粒細胞のサポートが卵の完全な発達に必要であることを示しているよ。

卵胞形成と不妊症の調査

この研究は、異常な顆粒細胞の発達や信号伝達が卵の成熟にどのように影響するかを深く理解することを目指しているんだ。WNT信号伝達が妨げられたマウスを用いて、研究者たちはいくつかの重要な質問に答えようとしているよ。

  1. 顆粒細胞の誤った発達を引き起こすメカニズムは?
  2. 顆粒細胞の誤発達は卵内の遺伝子活性にどのように影響するの?
  3. 休眠の兆候を示すにもかかわらず活性化される卵において、どんな具体的な遺伝子変化が起こるの?

研究結果は、顆粒細胞のWNT信号伝達が妨げられると、遺伝子活性に即座に変化が生じ、卵の発達や相互作用が悪化するために不妊につながることを示唆しているよ。

修正マウスの卵巣の構造

研究者たちは、普通のマウスと修正されたマウスの卵巣を調べたんだ。特定の発達段階(生後7日)で二つのグループを比較したよ。普通の卵巣は異なる段階の卵胞を含む典型的な構造を示していたけど、修正された卵巣には原始卵胞があったけど異常な顆粒細胞の層があったんだ。細かい測定を通じて、二つのグループの顆粒細胞の層の厚さや卵のサイズに重要な違いがあることがわかったよ。

異なる細胞タイプの特定

卵胞の発達をよりよく理解するために、科学者たちは普通のマウスと修正されたマウスの卵巣から単一の細胞を収集して遺伝子活性を分析したんだ。先進的なシーケンシング技術を用いて、異なる細胞群が発見されたよ。いくつかの異なるタイプの顆粒細胞と卵が特定されて、適切なWNT信号伝達の欠如に関連する遺伝子発現パターンの変化が浮き彫りにされたんだ。

顆粒細胞発達の変化

顆粒細胞に注目して、研究者たちは特定の特徴を持つ六つのサブグループを見つけたよ。いくつかは前顆粒細胞として特定され、他は移行中や成熟した顆粒細胞を表していた。修正されたマウスでは特定のサポート細胞タイプが不足していて、発達経路が妨げられていることが示されたんだ。

研究はまた、顆粒細胞機能に関連する遺伝子発現パターンを調べたよ。特に、正常な顆粒細胞機能のために信号を送るはずの特定の遺伝子が修正されたマウスでは過少発現または誤調整されていることがわかったんだ。

環境要因が卵胞形成に与える役割

この研究は、卵胞を取り巻く環境の影響を強調しているよ。構造的サポートを提供する細胞外マトリックスなどの要因は、適切な発達にとって不可欠なんだ。研究結果は、正常な卵の成長と発達には、機能的に働く顆粒細胞によって促進される健康な環境条件が重要であることを示唆しているよ。

活性化中の卵子への影響

卵に特に注目すると、遺伝子発現に基づいて三つの異なるサブタイプが特定されたよ。いくつかの卵は休止状態の兆候を示し、他は活性化されているように見えたんだ。修正されたマウスの卵は、通常の活性化に関連する特定の遺伝子活性のレベルが低かったんだ。この結果は、適切な顆粒細胞の信号が欠如すると、卵の遺伝子発現プロファイルが変わることを示唆しているよ。

誤コミュニケーションと機能不全の診断

顆粒細胞が卵の活動に与える影響を監視した結果、卵内の多くの遺伝子がWNT信号伝達の欠如によって似た影響を受けていることがわかったんだ。これは、二つの細胞タイプの間の誤ったコミュニケーションが卵の特性に大きな影響を与えることを示唆しているよ。卵は自分自身の活動だけに依存するのではなく、周囲の顆粒細胞からの信号に頼ってその機能と発達を調整しているんだ。

結論

この研究は、卵胞形成におけるWNT信号伝達の重要な役割を示しているよ。この信号伝達経路の混乱が卵の発達不良や不妊につながることがあるってわかったんだ。特に、この研究は顆粒細胞と卵が活性化プロセス中にどのようにコミュニケーションをとるかを示していて、その相互作用の重要性を強調しているよ。これらのメカニズムを理解することは、不妊症の治療法を開発したり、女性の生殖健康を改善するために重要なんだ。さまざまな細胞タイプの相互作用や環境要因が成功する生殖にどう寄与するかを完全に把握するためには、さらなる研究が必要なんだ。

オリジナルソース

タイトル: Transcriptomic Signatures of WNT-Driven Pathways and Granulosa Cell-Oocyte Interactions during Primordial Follicle Activation

概要: Primordial follicle activation (PFA) is a pivotal event in female reproductive biology, coordinating the transition from quiescent to growing follicles. This study employed comprehensive single-cell RNA sequencing to gain insights into the detailed regulatory mechanisms governing the synchronized dormancy and activation between granulosa cells (GCs) and oocytes with the progression of the PFA process. Wntless (Wls) conditional knockout (cKO) mice served as a unique model, suppressing the transition from pre-GCs to GCs, and disrupting somatic cell-derived WNT signaling in the ovary. Our data revealed immediate transcriptomic changes in GCs post-PFA in Wls cKO mice, leading to a divergent trajectory, while oocytes exhibited modest transcriptomic alterations. Subpopulation analysis identified the molecular pathways affected by WNT signaling on GC maturation, along with specific gene signatures linked to dormant and activated oocytes. Despite minimal evidence of continuous up-regulation of dormancy-related genes in oocytes, the loss of WNT signaling in (pre-)GCs impacted gene expression in oocytes even before PFA, subsequently influencing them globally. The infertility observed in Wls cKO mice was attributed to compromised GC-oocyte molecular crosstalk and the microenvironment for oocytes. Our study highlights the pivotal role of the WNT-signaling pathway and its molecular signature, emphasizing the importance of intercellular crosstalk between (pre-)GCs and oocytes in orchestrating folliculogenesis. Author summaryIn mammalian ovaries, primordial follicles protect dormant oocytes from wasteful consumption. We explored the complex molecular dynamics of the critical process of primordial follicle activation (PFA) that underlies female reproductive health, with a focus on the role of WNT signaling. By utilizing a unique mouse model with disrupted WNT signaling, our study reveals novel insights into the regulatory dynamics of granulosa cells (GCs) and oocytes during PFA. Single-cell transcriptome profiling uncovered distinct cell populations and highlighted the impact of WNT signaling on ovarian cell types. This study reveals distinct transcriptomic changes in GCs post-PFA, which affects their differentiation trajectories and highlights the critical role of WNT signaling in establishing GC function. We further examined the consequences of disrupted microenvironments on oocytes and GC-oocyte interactions, which elucidated altered oocyte subclusters and potential links to infertility. These findings provide a foundation for understanding the connections between WNT signaling and ovarian function. Our comprehensive analysis contributes valuable knowledge to reproductive biology, emphasizing the clinical relevance of WNT signaling in female fertility.

著者: Hinako M. Takase, T. Mishina, T. Hayashi, M. Yoshimura, M. Kuse, I. Nikaido, T. S. Kitajima

最終更新: 2024-02-13 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.08.579446

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.08.579446.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

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