精子の「温度スイッチ」を発見！不妊治療と男性用避妊薬開発に新たな光
人間の体温は約37℃。しかし、生命の誕生に不可欠な精子は、それより少し低い温度で最も活発になります。では、なぜ体温よりさらに温かい女性の体内で、精子は無事に卵子にたどり着けるのでしょうか？この長年の謎を解き明かす「温度スイッチ」の存在が、最新の研究で明らかになりました。この発見は、新たな避妊薬や不妊治療法の開発につながるかもしれません。
ワシントン大学医学部の研究によると、女性の生殖管のような温かい温度が、精子を活性化させる特定のシグナルを引き金となり、受精のために卵子へ侵入するために必要な、激しくねじれるような動きへと切り替えることが分かりました。この「引き金」の発見は、男性用避妊薬や男性不妊治療の新たな標的となる可能性があります。
マウスを用いた研究で、研究チームはすべての哺乳類に共通する特定のタンパク質が、周囲の温度が女性の生殖管の温度と一致したときに、精子を過活性化状態にすることを示しました。この発見は2025年4月17日に「Nature Communications」誌に掲載され、哺乳類の解剖学的構造の進化を説明する一助ともなります。このオープンアクセスの論文タイトルは「The Essential Calcium Channel of Sperm CatSper Is Temperature-Gated（精子に必須のカルシウムチャネルCatSperは温度によって開閉制御される）」です。
「精子の過活性化状態は受精成功の鍵ですが、温度がどのようにそれを引き起こすのかは誰も正確には知りませんでした」と、BJC研究員でありワシントン大学医学部の細胞生物学・生理学教授であるポリナ・リシュコ博士（Polina Lishko, PhD）は語ります。「私たちの研究は、受精の際にまさに必要とされるタイミングで、これらの活発な動きを引き起こす、精子内の温度制御スイッチを特定したのです。」
すべての哺乳類は、CatSperと呼ばれるタンパク質を精子の表面に共通して持っています。このタンパク質は、精子を前進させる尾のようなべん毛の過活性な動きに必要なエネルギー源の流入を制御します。これまでCatSperは、女性の生殖管内のpHレベルと、霊長類では女性ホルモンであるプロゲステロンの組み合わせによって活性化されると考えられてきましたが、温度による活性化は知られていませんでした。リシュコ博士によると、ほとんどの哺乳類の精子はプロゲステロンに反応しないため、この説では完全には説明がつかず、CatSperのスイッチを入れる別の制御因子が存在するはずでした。
そこで有力な容疑者として浮かび上がったのが「温度」です。哺乳類の進化の過程では、男性の生殖器官を摂氏34度（華氏93.2度）以下に保つための ingenious な方法が発達してきました。例えば、イルカは内性器に向かう血液をまず背びれに通して温度を下げ、ゾウは耳を通して血液を冷やす同様のシステムを利用しています。人間を含む他のほとんどの哺乳類は、体外の精巣で精子を生成・貯蔵します。鳥類のように、男性生殖器官にこうした冷却適応を持たない動物の精子には、CatSperタンパク質がありません。
リシュコ博士のチームは、もともと脳細胞の研究のために開発されたミクロンスケールのツールと技術を用いて、個々の精子細胞におけるCatSper活性化に特徴的な電荷のパターンを観察しました。その結果、細胞を取り巻く温度が摂氏38度（華氏100.4度）を超えると、明確なスパイクが計測されたのです。CatSperが活性化すると、精子の行動は、移動に用いる比較的滑らかな動きから、受精のために卵子に侵入するのに必要な過活性な動きへと切り替わりました。
リシュコ博士は、受精における温度の役割を理解することは、男性用避妊薬や不妊治療の改善に役立つ可能性があると述べています。CatSperは精子にしか存在しないため、これを標的にしても他の身体機能に影響はありません。これまでにもこのチャネルを不活性化する避妊薬の開発が試みられてきましたが、今のところあまり効果的ではないとリシュコ博士は言います。今回の発見からの洞察は、新たなアプローチを示唆するかもしれません。
「阻害剤を作る代わりに、温度でCatSperを意図的に活性化させることが可能かもしれません。これにより、このチャネルを早期に作動させて精子のエネルギーを枯渇させ、いざ精子が卵子に侵入するという本来の仕事をする時が来たときには、もう力尽きている、という状態にするのです」と彼女は語ります。
