雄牛フェロモンの同定と実用化に関する研究

• Project/Area Number: 15H05782
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Animal production science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 前多 敬一郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30181580)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武内 ゆかり 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (10240730) ; 松山 秀一 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 主任研究員 (50455317)
• Project Period (FY): 2015-05-29 – 2020-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥150,150,000 (Direct Cost: ¥115,500,000、Indirect Cost: ¥34,650,000); Fiscal Year 2018: ¥36,660,000 (Direct Cost: ¥28,200,000、Indirect Cost: ¥8,460,000); Fiscal Year 2017: ¥36,920,000 (Direct Cost: ¥28,400,000、Indirect Cost: ¥8,520,000); Fiscal Year 2016: ¥38,610,000 (Direct Cost: ¥29,700,000、Indirect Cost: ¥8,910,000); Fiscal Year 2015: ¥37,960,000 (Direct Cost: ¥29,200,000、Indirect Cost: ¥8,760,000)
• Keywords: フェロモン / 生体分子 / 牛 / 獣医学 / 繁殖学

Outline of Annual Research Achievements

本年度は実施計画に基づいて研究を実施し、以下の成果を得た。
①雄牛フェロモン活性に対するバイオアッセイ系の確立
鋤鼻神経細胞を用いた生物検定：2年6か月齢の交雑種雌牛の鋤鼻組織から確立した不死化細胞100個以上のクローンからのtotal RNA抽出とcDNA合成を完了した。鋤鼻神経細胞のマーカーであるolfactory marker proteinおよびG protein（Gi）を発現する細胞を検索し、35個のクローンを得た。受容体強制発現系を用いた生物検定：フェロモン受容体の膜発現を実現するため、腎臓由来の細胞株を用いて繊毛発現シグナルの検討を行った。LHパルスを指標とした生物検定：農研機構畜産研究部門において、卵巣除去牛にエストロジェンのインプラントを投与後LHパルスを観察し、フェロモン検定のためのモデルを検討した結果、エストロジェン投与後徐々に負のフィードバック効果が薄れていくことを明らかにした。MUA記録システムを用いた生物検定：農研機構畜産研究部門の牛脳定位固定装置を用いて3頭の雄牛の弓状核に電極を植え込み、東京大学附属牧場にて電気活動を記録することができた。現在LHパルスと同期するMUAボレーは得られていないが、術技と記録法を確立することができた。
②雄牛フェロモンのリガンド分子同定
現時点では雄牛フェロモンの産生部位が特定できていないため、農研機構畜産研究部門において雄牛頭部のヘッドスペース捕集方法の改良を行うとともに、1歳における雄牛去勢前後のサンプルについて比較を試みたところ、精巣由来アンドロジェン依存性のピークが複数存在することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

①雄牛フェロモン活性に対するバイオアッセイ系の確立・MUA記録システムを用いた生物検定に際し、機器トラブルが生じたために、2頭分の正常データを得ることができなかった。
②牛におけるLH分泌に対するエストロジェンの負のフィードバック効果がヤギなどと違い、長続きしないことから長期にわたって用いることができるモデルを作成することが困難であることがわかった。
③培養細胞の細胞膜上に何らかの理由でフェロモン受容体がうまく発現せず、in vitroの評価系ができない。

Strategy for Future Research Activity

引き続きin vivoおよびin vitroのフェロモン検定系を確立することを重点的に推進する。MUA記録システムについては随時機器の状況をモニターすることで早急にバイオアッセイシステムを確立する予定である。LHパルスを指標とした検定については、エストロジェン投与後徐々に負のフィードバック効果が薄れていくことが明らかとなったため、プロジェステロンを用いるなど新たな方法について検討を行う予定である。In vitroでは、鋤鼻神経細胞由来と考えられる35個の不死化細胞株を用いてフェロモン検定系を確立することを目指す。

Research Products

• [Presentation] Identification of Kappa-Opioid Receptor-Expressing Cells in the Hypothalamus with Transgenic Rats (2017)
  • Author(s): Chudai Takahashi, Teppei Goto, Masumi Hirabayashi, Sho Nakamura, Mingdao Dai, Kana Ikegami, Fuko Matsuda, Yoshihisa Uenoyama, Hiroko Tsukamura, and Kei-ichiro Maeda
  • Organizer: Kisspeptin meeting
  • Place of Presentation: オーランド（米国）
  • Year and Date: 2017-03-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 遺伝子改変ラットを用いたkappa opioid receptor (KOR)発現細胞の解析 (2016)
  • Author(s): 高橋宙大、後藤哲平、平林真澄、中村翔、戴明道、池上花奈、松田二子、上野山賀久、束村博子、前多敬一郎
  • Organizer: 日本神経内分泌学会学術集会
  • Place of Presentation: アクトシティ浜松（静岡県 浜松市）
  • Year and Date: 2016-10-14
• [Presentation] 生殖機能の中枢メカニズム (2016)
  • Author(s): 前多敬一郎
  • Organizer: 第34回内分泌代謝学サマーセミナー
  • Place of Presentation: ホテル夢屋（福岡県 糟屋郡）
  • Year and Date: 2016-07-15
  • Invited
• [Presentation] 排卵中枢キスペプチンニューロンには種差がある (2016)
  • Author(s): 松田二子、渡辺雄貴、大蔵聡、井上直子、上野山賀久、前多敬一郎、束村博子
  • Organizer: GPCR研究会
  • Place of Presentation: 日本科学未来館（東京都 江東区）
  • Year and Date: 2016-05-13
• [Presentation] Generation of transgenic rats with kappa opioid receptor gene-modified rat to clarify gonadotropin-releasing hormone (GnRH) pulse-generating mechanism (2016)
  • Author(s): Chudai TAKAHASHI, Sho NAKAMURA, Mingdao DAI, Teppei GOTO, Masumi HIRABAYASHI, Yoshihisa UENOYAMA, Hiroko TSUKAMURA, Kei-ichiro MAEDA
  • Organizer: The Joint Symposium of the 7th Veterinary Research among Universities of Veterinary Medicine in East Asia
  • Place of Presentation: Green World Hotel, Tam Dao National Park, Vietnam
  • Year and Date: 2016-02-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Kappa opioid recepto(r KOR)を介した性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)のパルス状分 泌メカニズム解明のための遺伝子改変ラット (2015)
  • Author(s): 高橋宙大、中村翔、戴明道、後藤哲平、平林真澄、上野山賀久、束村博子、前多敬一郎
  • Organizer: 日本繁殖生物学会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2015-09-17