精子の老化は少しずつ進むのではなく「崖」のように急に訪れる

精子が卵に届けるのは、父親の遺伝情報を収めたDNAだけではありません。

精子は、RNAと呼ばれる分子の小さなかけらも一緒に卵へ運んでいます。

このかけらは、受精したあとの胚の初期の育ち方に関わる可能性があると考えられています。

では、父親が年を取ると、このかけらの顔ぶれはどう変わるのでしょうか？

研究チームは、マウスとヒトの精子に含まれるRNAのかけらを、新しい読み取り方で年齢ごとに調べました。

そこには、これまでの方法では見落とされていた変化の形が隠れていました。

研究の詳細は、米ユタ大学らにより、2026年1月20日付で学術誌『The EMBO Journal』に掲載されました。

精子が運ぶ「RNAのかけら」を読み直す

多くの地域で親になる年齢が上がっています。それなのに、男性の生殖器官の老化が子にどう影響するかは、ほとんど分かっていません。

世界保健機関(WHO)が8500組の夫婦を調べた研究では、不妊の45%に男性側の要因が全部または一部で関わっていました。

分かっていることの代表は、精子が年を取るとDNAに傷や変異がたまりやすくなるという点です。

これは、男性の生殖能力が年齢とともに落ちる理由や、有害な変異が子に伝わる理由の説明に使われてきました。

ところが、精子が卵に渡すRNAのかけらにも、大事な意味があるかもしれません。

精子は、精巣から運び出される管(精巣上体)を通る間に、このかけらを受け取る可能性があります。

研究に加わっていない東北大学の大隅(おおすみ)典子氏は、このかけらを受精のときに渡される「情報の一部」だと述べています。

ただし、このかけらの全体像をつかむのは簡単ではありませんでした。

かけらの多くには化学的な「飾り」(修飾)が付いていて、従来の読み取り方では見つけにくかったからです。

そこで研究チームは以前、この飾りの邪魔を取り除いて読み取る方法(PANDORA-seq)を開発しました。

この方法で見ると、精子の小さなRNAの姿は、それまでの見え方と大きく違っていました。

RNAの一種であるマイクロRNAは、全体の1%にも満たなかったのです。

大半を占めていたのは、タンパク質づくりで働く2種類のRNA(tRNAとrRNA)が切れてできたかけらでした。

読み方を変えると、年を取った精子のRNAは何が違って見える？

チームはまず、遺伝的にそろった実験用マウスの精子を、生後10週から90週まで年齢ごとに調べました。

年齢の組は20週おきに作り、各組4匹ずつから成熟した精子を集めています。

同じ精子から取ったRNAは2つに分け、従来の方法と新しい方法の両方で読みました。

新しい方法のデータを年齢の組ごとに並べると、はっきりした切れ目が現れました。

生後50週の組と70週の組の間で、tRNAとrRNAのかけらの顔ぶれが大きく入れ替わっていたのです。

生後50週は1年に少し足りない頃で、この切れ目はマウスの中年期にあたります。

切れ目より前の3つの組はひとかたまりに、後の2つの組は別のかたまりにまとまっていました。

チームは、この急な変わり目を「老化の崖」と呼んでいます。

なだらかな坂を下るように少しずつ変わるのではなく、ある所で段差を落ちるように変わっていたのです。

一方、同じ精子を従来の方法で読んだデータでは、変化はもっとかすかなものでした。

チームは、飾りの多いかけらを従来の方法が見落としていたためだろうと考えています。

崖は、マイクロRNAだけで比べたときにも見えました。

新しい方法のデータではマイクロRNAは全体の0.5%未満しかないのに、同じ時期に切れ目が出たのです。

ただし、その切れ目は、tRNAとrRNAのかけらで見たときほどくっきりしてはいませんでした。

次にチームは、膜を取り除いた精子の頭だけを取り出して、同じように調べました。

受精で大事なのは頭の中に収められた情報で、頭の外にある少しのRNAは卵の中ですぐに薄まってしまうからです。

頭だけでも精子まるごとでも、新しい方法では50週と70週の間に崖が見られました。

ここで、もう1つ不思議なことが見つかりました。

尾を取り除いた精子の頭には、細胞のエネルギーを作る小器官(ミトコンドリア)は含まれていません。

それなのに頭からは、ミトコンドリアのRNAが切れてできたかけらが、決まって見つかったのです。

tRNA由来とrRNA由来のどちらも、1000個に1個ほどしかないわずかな量でした。

それでも、このかけらだけで年齢の組を見分けられ、その分かれ方は崖とよく重なっていました。

チームは、このかけらがミトコンドリアから核へ運ばれ、両者の連絡役になっている可能性を挙げています。

ただしこれは、これから確かめるべき仮説です。

マウスでは、精子のRNAの顔ぶれが、全体として見ると中年期にまとめて大きく変わることが示されたのです。

血液のタンパク質など、体のほかの仕組みでも、崖のような老化の形が報告されています。老化はある時期に一気に進むことがある、という考えを後押しする結果です。

長くなるRNAのかけらは、ヒトの精子にも

崖とは別に、マウスの精子の頭では、年齢に沿ったもう1つの変化が見つかりました。

rRNAのかけらの「長さ」の内訳が変わっていたのです。

年を取るほど長めのかけらの割合が増え、短めのかけらの割合が減っていました。

この傾向は精子の頭で見られ、精子まるごとでは見られませんでした。

また、tRNAのかけらには、全体としてこうした長さの変化はありませんでした。

チームは、年を取った精子では、長いかけらを短く切り分ける働きが弱っているのではないかと考えています。

その原因の候補として、酸化のストレスが、切り分けに関わる酵素の働きや量を変えている可能性を挙げています。

では、この長さの変化はヒトの精子でも起きているのでしょうか？

チームは、2つの別々の集団からヒトの精子を集め、その頭を調べました。

1つ目の集団は8人の男性です。

同じ人から、6〜23年の間をあけて2回ずつ精子を採っています。

採ったときの年齢は、34歳から68歳にわたります。

2つ目の集団は25歳から51歳の47人で、年齢の違う人どうしを比べました。

その結果、どちらの集団でもマウスと同じく、年を取るほど長めのrRNAのかけらが増え、短めのかけらが減っていました。

ミトコンドリアのrRNAのかけらにも似た傾向はありましたが、数が少ないこともあり、統計的な裏付けは弱めでした。

チームは、この長さの変化を、マウスとヒトが共通して持つ老化の特徴だと見ています。

研究チームのチー・チェン氏(米ユタ大学)は「マウスとヒトの両方で時を刻む、分子の時計を見つけたようなものです」と話しています。

ただし、ヒトにもマウスのような急な崖があるかどうかは、今回の結果からは分かりません。

チェン氏は「この長さの変化が静かに積み重なり、中年期の『崖』を引き起こすのかもしれない」とも述べています。

では、年を取った精子のRNAのかけらは、受精卵の側に何かを起こしうるのでしょうか？

チームは、量が多く、マウスの年齢による差がはっきりしていたかけらを選び、「若い精子風」と「老いた精子風」の組み合わせを作りました。

これを、初期の胚の細胞に似たマウスの胚性幹細胞(ES細胞)に入れ、24時間後の遺伝子の働きを調べました。

この時点では、細胞の増え方や形に目立った変化はありませんでした。

それでも「老いた精子風」を入れた細胞では、脂肪や糖の代謝、ミトコンドリアの働きに関わる遺伝子が強く働いていました。

パーキンソン病やアルツハイマー病など、神経が衰える病気に関わる経路の遺伝子も強く働いていました。

過去には、年を取った精子から生まれた子に代謝や神経の不調が見られたという報告があり、代謝や神経に関わる遺伝子が強く働いていた今回の結果は、それと合っています。

また、高脂肪の食事で乱れた精子のRNAが、初期の胚の代謝に関わる遺伝子の働きに影響するという報告もあります。チームは、年齢と食事が絡み合って精子の質に関わっている可能性を指摘しています。

ただしこれは、培養した細胞で原理を示した段階です。実際の受精卵や子に同じことが起きると確かめたものではありません。

チェン氏は「この変化を起こす酵素が分かれば、年を取った男性の精子の質を高める手立ての的になるかもしれない」と話しています。

精子の頭にあるrRNAのかけらは年を取るほど長いものが増え、マウスでは中年期にRNAのかけらの顔ぶれががらりと変わっていたのです。

参考文献

Scientists Discover an Unexpected Aging 'Cliff' in Sperm RNA (ScienceAlert)
https://www.sciencealert.com/scientists-discover-an-unexpected-aging-cliff-in-sperm-rna

元論文

Conserved shifts in sperm small non-coding RNA profiles during mouse and human aging
https://doi.org/10.1038/s44318-025-00687-8

ライター

山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。 好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。

編集者

ナゾロジー 編集部