正常なヒト成人精巣および男性生殖細胞新生物におけるWNTシグナル伝達

WNT signalling in the normal human adult testis and in male germ cell neoplasms.

• Julia C Young
• Genevieve Kerr
• Diana Micati
• John E Nielsen
• Ewa Rajpert-De Meyts
• Helen E Abud
• Kate L Loveland

抄録

研究の質問:

WNT シグナルは正常および/または腫瘍性のヒト男性生殖細胞で機能しているか？

STUDY QUESTION: Is WNT signalling functional in normal and/or neoplastic human male germ cells?

サマリー回答:

ヒト精巣における制御されたWNTシグナル伝達成分の合成は、WNT経路の機能が正常な精子形成中に変化し、精巣生殖細胞腫瘍（TGCTs）で活性化することを示しており、WNT経路の遮断は精巣腫の成長と移動を制限する可能性があることを示しています。

SUMMARY ANSWER: Regulated WNT signalling component synthesis in human testes indicates that WNT pathway function changes during normal spermatogenesis and is active in testicular germ cell tumours (TGCTs), and that WNT pathway blockade may restrict seminoma growth and migration.

すでに知られていること:

制御された WNT シグナルは多くの発生過程を支配しており、その中には、マウスの胚および成体（精巣）年齢における生殖細胞の初期発生過程における男性の生殖能力に影響を与えるものも含まれています。さらに、多くの癌は WNT シグナルの変化に起因するが、生殖細胞新形成（GCNIS）を含む TGCT における機能的関連性と WNT 経路の構成要素は不明である。

WHAT IS KNOWN ALREADY: Regulated WNT signalling governs many developmental processes, including those affecting male fertility during early germ cell development at embryonic and adult (spermatogonial) ages in mice. In addition, although many cancers arise from WNT signalling alterations, the functional relevance and WNT pathway components in TGCT, including germ cell neoplasia in situ (GCNIS), are unknown.

デザイン、サイズ、期間:

正常な精子形成、GCNISおよび精巣腫を有するヒト精巣の固定切片を用いて、WNTシグナル伝達経路における転写物およびタンパク質の細胞内分布を評価した（各状態につき2-16人）。短期（1～7時間）のリガンド活性化と長期（1～5日）の機能的転帰を、特徴のある精巣腫細胞株TCam-2を用いて検討した。経路阻害では、生存と遊走を評価するために、5日間のsiRNAまたは化学物質曝露を用いた。

STUDY DESIGN, SIZE, DURATION: The cellular distribution of transcripts and proteins in WNT signalling pathways was assessed in fixed human testis sections with normal spermatogenesis, GCNIS and seminoma (2-16 individuals per condition). Short-term (1-7 h) ligand activation and long-term (1-5 days) functional outcomes were examined using the well-characterised seminoma cell line, TCam-2. Pathway inhibition used siRNA or chemical exposures over 5 days to assess survival and migration.

参加者/材料、設定、方法:

WNTシグナル伝達成分の細胞内局在は、完全な精子形成または生殖細胞新生物を有するBouin'sおよびホルマリン固定ヒト精巣切片のin situハイブリダイゼーションおよび免疫組織化学を用いて決定され、TCam-2細胞においても評価された。経路機能試験では、TCam-2細胞をリガンド、低分子、siRNAに曝露した。アウトカムはβ-カテニン（CTNNB1）の細胞内局在、細胞計数、ギャップ閉鎖測定をモニターすることによって測定された。

PARTICIPANTS/MATERIALS, SETTING, METHODS: The cellular localisation of WNT signalling components was determined using in situ hybridisation and immunohistochemistry on Bouin's- and formalin-fixed human testis sections with complete spermatogenesis or germ cell neoplasia, and was also assessed in TCam-2 cells. Pathway function tests included exposure of TCam-2 cells to ligands, small molecules and siRNAs. Outcomes were measured by monitoring beta-catenin (CTNNB1) intracellular localisation, cell counting and gap closure measurements.

主な結果とチャンスの役割:

核内局在化ベータカテニン（CTNNB1）および主要なWNTシグナル伝達コンポーネント（WNT3A、AXIN2、TCF7L1、TCF7L2を含む）の検出は、成人ヒト精巣における動的で細胞特異的な経路活性を示している。生殖細胞新生物におけるそれらの存在とTCam-2細胞における機能解析は、TGCTにおける活性なWNTシグナル伝達の役割を示している。すべてのデータは統計的有意性を決定するために分析された。

MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE: Detection of nuclear-localised beta-catenin (CTNNB1), and key WNT signalling components (including WNT3A, AXIN2, TCF7L1 and TCF7L2) indicate dynamic and cell-specific pathway activity in the adult human testis. Their presence in germ cell neoplasia and functional analyses in TCam-2 cells indicate roles for active canonical WNT signalling in TGCT relating to viability and migration. All data were analysed to determine statistical significance.

大規模データ:

本研究では大規模なデータセットは生成されていない。

LARGE SCALE DATA: No large-scale datasets were generated in this study.

制限、注意の理由:

TGCTは稀であり、形態的にも不均質であるため、初代癌細胞での機能研究は行われなかった。機能解析は、唯一特徴がよく、広く受け入れられている精巣腫由来の細胞株を用いて行われた。

LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION: As TGCTs are rare and morphologically heterogeneous, functional studies in primary cancer cells were not performed. Functional analysis was performed with the only well-characterised, widely accepted seminoma-derived cell line.

調査結果のより広い意味での影響:

本研究では、ヒトの精子形成における WNT パスウェイの潜在的な部位とその関与を明らかにし、正常な精子形成における機能保存の可能性を示唆するマウス精巣との類似性を明らかにした。定型的な WNT シグナルを阻害することで、精巣腫細胞の生存能力と遊走性が失われることが示されたことから、小分子または siRNA 阻害剤を用いた治療法が、転移性 TGCT 患者に適している可能性があることが示唆された。

WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS: This study demonstrated the potential sites and involvement of the WNT pathway in human spermatogenesis, revealing similarities with murine testis that suggest the potential for functional conservation during normal spermatogenesis. Evidence that inhibition of canonical WNT signalling leads to loss of viability and migratory activity in seminoma cells suggests that potential treatments using small molecule or siRNA inhibitors may be suitable for patients with metastatic TGCTs.

研究資金および競合他社との共同研究:

本研究は、オーストラリア国立保健医療研究評議会（プロジェクトID 1011340からK.L.L.L.とH.E.A.、フェローシップID 1079646からK.L.L.L.）の資金提供を受け、ビクトリア州政府の運営インフラ支援プログラムの支援を受けた。著者のいずれも、競合する利益を有していない。

STUDY FUNDING AND COMPETING INTEREST(S): This study was funded by National Health and Medical Research Council of Australia (Project ID 1011340 to K.L.L. and H.E.A., and Fellowship ID 1079646 to K.L.L.) and supported by the Victorian Government's Operational Infrastructure Support Program. None of the authors have any competing interests.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of European Society of Human Reproduction and Embryology. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com.