| Project/Area Number |
21H05031
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Broad Section F
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
束村 博子 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任教授 (00212051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大蔵 聡 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20263163)
平林 真澄 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 研究員 (20353435)
羽田 真悟 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (40553441)
真方 文絵 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (50635208)
渡辺 雄貴 日本獣医生命科学大学, 応用生命科学部, 助教 (50781788)
中村 翔 名古屋大学, アジアサテライトキャンパス学院(農), 特任准教授 (50829223)
上野山 賀久 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70324382)
大石 真也 京都薬科大学, 薬学部, 教授 (80381739)
井上 直子 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90377789)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥194,350,000 (Direct Cost: ¥149,500,000、Indirect Cost: ¥44,850,000)
Fiscal Year 2025: ¥27,560,000 (Direct Cost: ¥21,200,000、Indirect Cost: ¥6,360,000)
Fiscal Year 2024: ¥27,560,000 (Direct Cost: ¥21,200,000、Indirect Cost: ¥6,360,000)
Fiscal Year 2023: ¥27,560,000 (Direct Cost: ¥21,200,000、Indirect Cost: ¥6,360,000)
Fiscal Year 2022: ¥28,470,000 (Direct Cost: ¥21,900,000、Indirect Cost: ¥6,570,000)
Fiscal Year 2021: ¥83,200,000 (Direct Cost: ¥64,000,000、Indirect Cost: ¥19,200,000)
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| Keywords | キスペプチン / エストロゲン / 視床下部 / 遺伝子改変ラット / 家畜(ウシ・ヤギ) / 家畜（ウシ・ヤギ） / 卵胞発育・排卵制御 / 家畜の繁殖促進技術 / 生殖中枢キスペプチンニューロン / 性腺刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH） / 黄体形成ホルモン（LH） / 弓状核 / 前腹側室周囲核（AVPV） |
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| Outline of Research at the Start |
家畜やヒトを含む哺乳類メスにおける卵胞発育と排卵を制御するエストロゲンのフィードバック機構に着目し、卵胞発育を支配する負のフィードバック、および排卵を支配する正のフィードバックによる性腺刺激ホルモン分泌制御の分子メカニズムの解明とその応用の検証を目的とする。生殖機能中枢であるキスペプチンニューロンでのキスペプチン遺伝子発現とその分泌に対するエストロゲンの促進・抑制作用を、2つの神経核に局在するキスペプチンニューロンにおける神経核特異的な転写因子、受容体、分泌制御因子等の作用による制御の解明により明らかとし、家畜における実証研究により、排卵・卵胞発育障害などに対する治療法の開発に資する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、哺乳類メスにおける「排卵」と「卵胞発育」を制御するエストロゲンの正と負のフィードバックのメカニズムを、生殖中枢キスペプチンニューロンに着目して解明し、ラットなどモデル動物で得られた知見をヤギ・ウシなど家畜に活用し新たな繁殖制御法の開発に資することを目的とする。
2023年度には、ダイノルフィン受容体を発現するキスペプチンニューロンの役割を明らかにした。具体的には、ダイノルフィン受容体を発現するキスペプチンニューロンの亜集団においてのみ、後天的にキスペプチン遺伝子を欠損させた遺伝子改変ラットでは、黄体形成ホルモン（LH）分泌能を有するものの、明瞭なLHパルス状分泌は消失し、サージ状のLH分泌が減弱することを示し、ダイノルフィン受容体を発現するキスペプチンニューロンの亜集団が、正常な卵胞発育や排卵に必要であることを明らかにした。また、エストロゲンの負のフィードバックを担う卵胞中枢弓状核キスペプチンニューロンを抑制的に制御する因子として、エンケファリンの役割を明らかにした。具体的には、泌乳ラットにおけるLHパルス状分泌の抑制をエンケファリン受容体拮抗剤が一部阻害することを示し、エンケファリンニューロンが泌乳ラット（乳牛モデル）の卵胞発育中枢の抑制を部分的に仲介することを明らかにした。さらに、雄ラット新生仔の精巣から分泌されるアンドロゲンを前駆体とするエストロゲンが、不可逆的に排卵中枢である前腹側室周囲核（AVPV）におけるKiss1発現とGnRH/LHサージの発生を抑制することを明らかにした。加えて、卵胞中枢弓状核キスペプチンニューロンを促進的または抑制的に制御する因子のヤギ脳内への投与が多ニューロン発火活動（MUA）およびLHパルスに及ぼす影響を検討するとともにウシの卵胞嚢腫モデルの作出に取り組んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画の殆どの実験において、順調に研究が進捗し、当初の計画を上回る大きな成果が得られた。具体的には、ダイノルフィン受容体を発現するキスペプチンニューロンの亜集団が、正常な卵胞発育や排卵に必要であることを明らかにするとともに、エストロゲンの負のフィードバックを担う卵胞中枢弓状核キスペプチンニューロンを抑制的に制御する因子として、泌乳ラットにおいてエンケファリンニューロンの役割を明らかにした。加えて、雄ラット新生仔の精巣から分泌されるアンドロゲンを前駆体とするエストロゲンが、不可逆的に排卵中枢AVPVにおけるKiss1発現とGnRH/LHサージの発生を抑制することを明らかにし、哺乳類の性分化メカニズムの一端を明らかにした。これらの成果は、中枢性卵胞発育・排卵障害の治療技術開発に資する基礎的知見として大きな意義を有する。その一方で、in vivo Ca2+イメージング解析において、ラット視床下部への装置設置条件の検討に予想以上に時間がかかり、解析の実施が遅れ、これに関わる予算を繰り越した点を勘案し、「概ね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
キスペプチンニューロン常時可視化ラットを活用し、エストロゲン処置・無処置のラットから赤色蛍光を指標として細胞を単離回収して得たRNA-seq解析により、キスペプチンニューロンにおいて、エストロゲンに応答して発現が変動する遺伝子リストや、弓状核あるいはAVPVのキスペプチンンニューロンで特異的に発現が高い遺伝子リストを既に得ている。これらの遺伝子リストより、有力な候補遺伝子（受容体、転写活性因子など）を選抜し、それらの生理的な役割を、ラットをモデルとして明らかにする。具体的には、ラットを用いて候補因子の拮抗薬や作動薬の脳内投与が、脳内Kiss1発現、キスペプチンニューロンの活動、およびLH分泌に及ぼす効果を明らかにする。さらに、現有のKiss1-Creラットを活用し、弓状核やAVPVへ候補転写因子のshRNAを投与し、脳内Kiss1発現、キスペプチンニューロンの活動、およびLH分泌に及ぼす効果を明らかにする。また、ヤギを用いて、弓状核におけるMUAによりGnRHパルスジェネレータの活動をモニターしつつ、ラットで得られた有力な候補因子を脳内投与し、MUAへの効果を確かめ、候補因子を絞り込む。加えて、ウシにおける候補因子の繁殖機能への効果を明らかにするための検討を行う。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment
A: 順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる
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