本研究では、先行研究において開発した小動物用磁気共鳴画像法（MRI）を用いた非侵襲的評価を含むin vivo生殖毒性評価から精巣器官培養法を用いた新規in vitro毒性評価への橋渡しの可能性について検証し、抗がん剤における精巣毒性・回復の代替評価の実用化に向けた科学的エビデンスの蓄積を目指す。
小動物用MRIについて、これまでに代表者は、主に10週齢以降の成獣マウスを対象に精巣の非侵襲的撮像法の開発に着手してきたが（Yokota et al., 2023）、本研究においてはより若齢マウスへの検討を開始した。その結果、各種パラメータの工夫により、5週齢までについてはマウス精巣を生きたまま撮像可能なことが明らかとなった。本研究では、5週齢マウスにシスプラチン（Cis）の単回投与を行い、MRIを用いた経時的評価により、用量依存的な精巣毒性の検出に成功した。また精巣毒性が検出されてから精子形成1サイクル以上の期間を設けることでCis投与群の精子形成能が対照群と同等にまで回復することを見出した。興味深いことに、その回復の速さは用量依存的であった。
次に、シングルセルパルスフィールドゲル電気泳動法の改良を行い、より安定的かつ再現性の高い精子ゲノムDNA断片化の早期検出に資する技術基盤を確立した。上記実験と同様にマウスにCis単回投与を行うと、用量依存的に精子ゲノムDNA損傷の割合は増加するものの、その後Cis投与群の精子DNA損傷度は対照群と同等レベルにまで回復することを明らかにした。他方で、追加交付予算の支援を受け、精巣・精子のNanoseqを実施したところ、同時期の精子においてはゲノム低頻度変異が2倍弱程度の増加が観察されたまま回復しないことを明らかにした。現在、精巣のNanoseqを進めている。
最後に、精巣オルガノイド培養系の生殖毒性代替法への適用を試みた。具体的には、酸素透過性の高いシリコーン樹脂PDMSを板状に加工したPDMS ceiling chipの溝の深さや精巣組織片のサイズの最適化を行い、均一かつ安定的な生殖毒性評価システムの基盤を確立した。本法を用いCisを単回処置した結果、動物実験でも観察された臨床投与量付近で精巣毒性は生じるものの、その後精子形成能の回復が認められ（J Appl Toxicol. 2024）、動物実験との相関性も確認した。