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Study of non-invasive artificial insemination method by artificial cell membrane fusion in sperm and oocyte.

Research Project

Project/Area Number 21K06005
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
Research InstitutionCentral Institute for Experimental Animals

Principal Investigator

ETO Tomoo  公益財団法人実験動物中央研究所, 生殖工学研究室, 室長 (30370175)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 利一  公益財団法人実験動物中央研究所, 動物資源技術センター, センター長 (90206863)
外丸 祐介  広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 教授 (90309352)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords膜融合 / 顕微授精 / 電圧の印可 / 精子 / アクロソーム / 卵子 / 凍結保存 / 電動・自動 / アクロソームキャップ / 精子・卵子 / 実験動物
Outline of Research at the Start

マウスやラットにおいて、卵子に精子を注入して授精させるICSI法は汎用技術の一つであるが、得られた受精卵からの胎子発生率は低い傾向にあり、原因として物理的損傷や化学的な毒性が考えられる。そのため卵子に精子を注入しない、人工的な細胞膜融合での顕微授精法を研究する。
本方法が開発されると実験動物への利用だけで無く、ヒトの不妊治療や、家畜や愛玩動物および絶滅危惧種の繁殖にも応用が期待できる。

Outline of Final Research Achievements

Intracytoplasmic sperm injection (ICSI) in mice and rats is used to produce fertilized oocytes for offspring, but the rate of fetal development tends to be lower than that of in vitro fertilization. Because physical obstacles and chemical toxicity are thought to be factors, we studied a microinsemination method that uses artificial cell membrane fusion.
First, we examined a method for removing the acrosome of sperm. Next, we used an automanipulator to motorize and automate the operation of microinsemination. We also developed a new method for freezing and preserving mouse oocytes for microinsemination. Fertilization was not observed when the method of applying voltage to the oocyte and sperm by pressing them together, or when reproducing the natural phenomenon of vibrating the sperm, was used. However, when acrosome-removed sperm was held pressed against the oocyte for one minute, fertilization and development were confirmed in some of the oocytes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マニピュレーターの電動化・自動化は、顕微授精を含む顕微操作全体の、再現性の向上につながる。マウス卵子の新規凍結保存法は、体外受精・顕微授精に良好な状態の卵子提供がいつでも出来、遺伝子資源の保存や個体の計画生産および生殖補助医療につながる。
今回の研究では、低率ながら膜融合を介した授精から発生が確認された。この結果は、物理的障害や化学的な毒性を廃した顕微授精法の第一歩を示す。さらに研究が進み、膜融合授精法が確立すれば実験動物の、個体の計画生産や遺伝子資源の保存に貢献できる。さらにヒトの不妊治療や、家畜の計画生産、愛玩動物および絶滅危惧種の繁殖などへ応用が期待できる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Establishment of an integrated automated embryonic manipulation system for producing genetically modified mice2021

    • Author(s)
      Eto Tomoo、Ueda Hiroki、Ito Ryoji、Takahashi Tsukasa、Watanabe Toshiaki、Goto Motohito、Sotomaru Yusuke、Tanaka Nobuaki、Takahashi Riichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 15770-15770

    • DOI

      10.1038/s41598-021-91148-9

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Motorization and automation of micromanipulation for microinsemination and blastomere biopsy.2024

    • Author(s)
      Eto T, Tanaka N, Sotomaru Y, Takahashi R.
    • Organizer
      AALAS 2024
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オートマチックマイクロマニピュレーターを使用したマウスICSIの成績.2024

    • Author(s)
      小林達也, 樋口香子, 江藤智生, 藏本吾郎, 小川誠司, 及川彰太, 松山依里子, 石川珠帆, 古川博, 大場 敬生, 高根沢 聡太, 宮村浩徳, 西尾永司, 西澤春紀, 浜谷敏生.
    • Organizer
      第42回日本受精着床学会総会・学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Fully Automated Micromanipulation: Genetic Modification of Mice by Automated Solution Injection.2023

    • Author(s)
      Eto T, Ueda H, Ito R, Takahashi T, Watanabe T, Goto M, Sotomaru Y, Tanaka N, Takahashi R.
    • Organizer
      AALAS 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 1)生殖工学の基礎知識 ―実験動物への目的・実施・影響―.2023

    • Author(s)
      江藤智生.
    • Organizer
      実技協関東支部REG部会第22回特別講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 2)マウス卵子保存法の開発.2023

    • Author(s)
      江藤智生.
    • Organizer
      実中研所内セミナー.
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 全自動マイクロマニピュレーターを用いたマウスの遺伝子改変.2022

    • Author(s)
      江藤智生,植田裕基, 伊藤亮治, 高橋司, 渡部聡朗, 後藤元人, 外丸祐介, 田中伸明, 高橋利一.
    • Organizer
      第69回日本実験動物学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 最小容量ガラス化法と急速融解によるラット1細胞期胚ガラス化保存法の高度化.2022

    • Author(s)
      関信輔, 川辺敏晃, 及川剛宗, 山﨑渉, 福田康義, 小畑孝弘, 東谷美沙子, 矢野愛美, 江藤智生.
    • Organizer
      Cryopreservation Conference 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 全自動マイクロインジェクションによる遺伝子改変マウスの作製.2021

    • Author(s)
      江藤智生, 植田裕基, 伊藤亮治, 高橋司, 渡部聡朗, 後藤元人, 外丸祐介, 高橋利一, 田中伸明
    • Organizer
      日本実験動物技術者総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 生殖細胞に施すマイクロマニピュレーションの電動化・自動化2021

    • Author(s)
      江藤智生
    • Organizer
      広島大学医学部学際的研究推進部会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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