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Production of genome-edited poultry via fertilization system

Research Project

Project/Area Number 16K08083
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Integrative animal science
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Mizushima Shusei  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20515382)

Research Collaborator Kuroiwa Asato  北海道大学
Sasanami Tomohiro  静岡大学
Ono Tamao  信州大学
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsウズラ受精卵 / CRISPR/Cas9 システム / 雌ゲノム / ニホンウズラ / 1細胞期 / 初期胚 / 1世代 / CRISPR/Cas9システム / ゲノム編集家禽 / CRISPR/Casシステム / ウズラ / 顕微授精法 / ゲノム改変動物 / 体外受精卵 / ノックアウト家禽 / CRISPR/Cas9
Outline of Final Research Achievements

Programmable genome editing tool was successfully adopted to establish genome-edited chicken lines. However, this method is dependent on germline-mediated chimerism mediated by primordial germ cells (PGCs), so that its practical applications have been hampered because of genetic limitation in the culture of PGCs. Thus, the aim of this study is to establish the novel method to modify avian genome. Here, I show that microinjection of CRISPR/Cas9 RNAs into 1-cell stage egg microinjected with a single sperm together with sperm-borne egg-activating factors (ICSI) is able to introduce genomic mutations on the female-specific W sex chromosome as well as autosomes and Z sex chromosomes in Japanese quail. These results indicate that combination of ICSI and CRISPR/Cas9 system could open new window for rapid generation of genome modification models in poultry.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究代表者が確立してきたICSI法を基盤としたゲノム編集技術は、全ての鳥種に適用可能であるだけでなく、養鶏産業に高い経済効果が見込まれる雌家禽ゲノムへの直接的なアプローチも可能にする唯一の技術になりうる可能性がある。すなわち、鶏卵アレルゲン除去卵の大量生産をはじめとして、低アレルゲン卵でのインフルエンザワクチンの生産事業にも展開が可能になる。さらなるノックイン技術の応用は、卵白への有用タンパク質(ヒト臨床用抗体など)の大量分泌(鶏卵バイオリアクター)にも対応可能であり、医薬、飲食料品産業における新技術・新分野の構築に対しても多大な貢献が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (48 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Seoul National University(韓国)

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      Hiyama Gen、Mizushima Shusei、Matsuzaki Mei、Tobari Yasuko、Choi Jae-Hoon、Ono Takashi、Tsudzuki Masaoki、Makino Satoshi、Tamiya Gen、Tsukahara Naoki、Sugita Shoei、Sasanami Tomohiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 10012-10012

    • DOI

      10.1038/s41598-018-28368-z

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      Aduma, N., Izumi, H., Mizushima, S., Kuroiwa, A.
    • Journal Title

      Reproduction, Fertility and Development

      Volume: - Issue: 5 Pages: 847-847

    • DOI

      10.1071/rd18266

    • NAID

      120006731801

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    • Author(s)
      Shusei Mizushima
    • Journal Title

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      Volume: 1001 Pages: 105-123

    • DOI

      10.1007/978-981-10-3975-1_7

    • ISBN
      9789811039744, 9789811039751
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      Shusei Mizushima, Mei Matsuzaki, Tomohiro Sasanami
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 1650 Pages: 243-257

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7216-6_16

    • ISBN
      9781493972159, 9781493972166
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      Hideki Zhushi, Chie Murata, Shusei Mizushima, Chizuko Nishida, Asato Kuroiwa
    • Journal Title

      Chromosoma

      Volume: 126 Issue: 6 Pages: 741-751

    • DOI

      10.1007/s00412-017-0639-4

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      Matsuzaki M, Mizushima S, Ichikawa Y, Shiba K, Inaba K, Sasanami T.
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      The Journal of Poultry Science

      Volume: 54 Issue: 1 Pages: 73-79

    • DOI

      10.2141/jpsa.0160079

    • NAID

      130005300330

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
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      Ichikawa, Y., Matsuzaki, M., Mizushima, S. and Sasanami, T.
    • Journal Title

      The Journal of Poultry Science

      Volume: 54 Issue: 1 Pages: 80-86

    • DOI

      10.2141/jpsa.0160088

    • NAID

      130005300332

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
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      笹浪知宏・市川佳伸・松崎芽衣・水島秀成
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      日本家禽学会2017年度春季大会
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      神戸大学(兵庫県、神戸市)
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      日本家禽学会2017年度春季大会
    • Place of Presentation
      神戸大学(兵庫県、神戸市)
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      水島秀成
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      日本家禽学会2016年度秋季大会シンポジウム
    • Place of Presentation
      もくせい会館(静岡県、静岡市)
    • Year and Date
      2016-09-15
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      水島秀成, 小野珠乙, 笹浪知宏
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      日本家禽学会2016年度秋季大会
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      もくせい会館(静岡県、静岡市)
    • Year and Date
      2016-09-15
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      宮崎奨, 市川佳伸, 水島秀成, 笹浪知宏
    • Organizer
      日本家禽学会2016年度秋季大会
    • Place of Presentation
      もくせい会館(静岡県、静岡市)
    • Year and Date
      2016-09-15
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  • [Presentation] ウズラにおける精子-卵融合の形態学的解析2016

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      市川佳伸, 松崎芽衣, 水島秀成, 笹浪知宏
    • Organizer
      日本家禽学会2016年度秋季大会
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      もくせい会館(静岡県、静岡市)
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      2016-09-15
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  • [Presentation] プロテインキナーゼC阻害剤はウズラ精子の運動を抑制する2016

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      松崎芽衣, 市川佳伸, 水島秀成, 柴小菊, 笹浪知宏
    • Organizer
      日本家禽学会2016年度秋季大会
    • Place of Presentation
      もくせい会館(静岡県、静岡市)
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      2016-09-15
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  • [Presentation] Attempt on the establishment of somatic cell nuclear transfer method in Japanese quail2016

    • Author(s)
      Shusei Mizushima, Tamao Ono, Tomohiro Sasanami
    • Organizer
      17th AAAP (Asian-Australasian Association of Animal Production Societies) Animal Science
    • Place of Presentation
      Kyushu Sangyo University, Fukuoka-shi, Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2016-08-22
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      Tomohiro Sasanami, Shusei Mizushima, Mei Matsuzaki
    • Organizer
      17th AAAP (Asian-Australasian Association of Animal Production Societies) Animal Science
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      Kyushu Sangyo University, Fukuoka-shi, Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2016-08-22
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 水島秀成 助教 / MIZUSHIMA Shusei | 北海道大学 理学部 生物科学科

    • URL

      https://www.sci.hokudai.ac.jp/bio/teacher/mizushima_shusei/

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  • [Remarks] 水島秀成 助教 / MIZUSHIMA, Shusei | 北海道大学 理学部 生物科学科

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      https://www.sci.hokudai.ac.jp/bio/teacher/mizushima_shusei/

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  • [Remarks] Asato Kuroiwa & Shusei Mizushima Lab Home

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      https://sites.google.com/site/kuroiwagroup/

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Published: 2016-04-21   Modified: 2022-02-22  

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