Translational research to achieve high birth rates in older women

• Project/Area Number: 22K18367
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 本多 新 自治医科大学, 医学部, 教授 (10373367)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000); Fiscal Year 2027: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2026: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 高齢出産 / 不妊症 / 卵子 / 体外受精 / 生殖細胞

Outline of Research at the Start

代表者は排卵された未受精卵子が卵管内で受精後の発生能を消失する未知の現象を発見した。この現象は正常だったはずの卵子が母体内で瞬時に発症すること、受精後の発生能に障害が現れること、完全に治療できるという点で既知の不妊症とは大きく異なる。さらにそれが加齢卵子でも発生しており、加齢卵子の低出生率を若齢卵子と同率にまで回復できることも見いだした。本研究はこの現象における分子動態を解明し、高い精度でヒトに橋渡しすることを目指す。長年解決されてこなかった高齢による不妊症を克服し高効率に健康な次世代を誕生させる知識と技術の基盤を創る。

Outline of Annual Research Achievements

出生率の低下は女性の社会進出が進む先進諸国において大きな社会問題となっている。特に出産年齢の高齢化が深刻な要因の一つであり、体外受精などの不妊治療が盛んに実施されている。しかしながら、高齢化が出生率の低下に寄与している確固たる事実がありながら、その原因解明や出生率の改善には至っていない。
代表者は排卵された未受精卵子が卵管内で受精後の発生能を消失する未知の現象を発見した。この現象は正常だったはずの卵子が母体内で瞬時に発症すること、受精後の発生能に障害が現れること、完全に治療できるという点で既知の不妊症とは大きく異なる。さらにそれが加齢卵子でも発生しており、加齢卵子の低出生率を若齢卵子と同率にまで回復できることも見いだした。本研究はこの現象における分子動態を解明し、高い精度でヒトに橋渡しすることを目指す。長年解決されてこなかった高齢による不妊症を克服し高効率に健康な次世代を誕生させる知識と技術の基盤を創る。昨年度は現象の分子メカニズムを解明するためにラット卵子でのプロテオーム解析に挑んだ。しかしながら、ラット卵子でのプロテオーム解析はマウス卵子で行う場合とまったく異なり、様々な条件検討を一からやり直す必要があった。試行錯誤を繰り返し、ようやくラット卵子の調製方法、個数、質量分析計へのサンプル調製法を見いだすことに成功した。今年度はラットのプロテオーム解析を進め、現象の分子メカニズムを解明し、論文発表を目指す。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では受精卵子内で雌性前核が複数生じ、薬剤で処理することによりそれが一つに集合し、その結果、2細胞期胚に生じる異数性が改善することが大きな発見の一つである。昨年度はこの現象の分子メカニズムを解明するためにラット卵子でのプロテオーム解析に挑んだ。しかしながら、ラット卵子でのプロテオーム解析はマウス卵子で行う場合と異なり、様々な条件検討を一から立ち上げる必要があった。試行錯誤を繰り返し、ようやくラット卵子の調製方法、個数、質量分析計へのサンプル調製法を見いだすことに成功した。

Strategy for Future Research Activity

今後は複数の時間軸および試験区におけるプロテオーム解析により、どのような分子が雌性前核の集合に貢献しているのか見いだそうとしている。特に前核が一つにまとまっているだけなのか、あるいは本当に融合しているのか否かにも注目している。哺乳動物の細胞において核が融合するという例は知られていない。たとえば受精の際に雄性前核と雌性前核は融合しているように見えるが、実際は融合ではなく雌雄前核の核膜が崩壊し、混ざり合った後に核膜が形成されている。つまり、雌性前核が融合していることが示されれば、まったく新しい現象の発見である可能性もある。

Research Products

• [Journal Article] A Simple and Efficient Method for Generating KO Rats Using In Vitro Fertilized Oocytes (2023)
  • Author(s): Kohtaro Morita, Arata Honda, Masahide Asano
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2637 Pages: 233-246
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-3016-7_18
  • ISBN: 9781071630150, 9781071630167
• [Journal Article] Gene Targeting in Rabbits: Single-Step Generation of Knockout Rabbits by Microinjection of CRISPR/Cas9 Plasmids (2023)
  • Author(s): Arata Honda
  • Journal Title: Methods in Molecular Biology Volume: 2637 Pages: 255-267
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-3016-7_20
  • ISBN: 9781071630150, 9781071630167
• [Journal Article] Scheduled simple production method of pseudopregnant female mice for embryo transfer using the luteinizing hormone-releasing hormone agonist (2022)
  • Author(s): Gema Puspa Sari, Patrick Louis Lagman Hilario, Shunsuke Yuri 1, Arata Honda, Ayako Isotani
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 21985-21985
  • DOI: 10.1038/s41598-022-26425-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 絶滅危惧種を知るために精子と卵子をつくりだす (2022)
  • Author(s): 本多 新
  • Organizer: 第115回日本繁殖生物学会
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 不等分裂抑制剤、染色体異数性抑制剤、培地、体外受精培地、細胞処理キット、不等分裂抑制方法、体外受精方法、移植方法、不妊治療方法、及び産仔取得方法 (2022)
  • Inventor(s): 本多 新
  • Industrial Property Rights Holder: 自治医科大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2022
  • Acquisition Date: 2023
• [Patent(Industrial Property Rights)] 不等分裂抑制剤、染色体異数性抑制剤、培地、体外受精培地、細胞処理キット、不等分裂抑制方法、体外受精方法、移植方法、不妊治療方法、及び産仔取得方法 (2022)
  • Inventor(s): 本多 新
  • Industrial Property Rights Holder: 自治医科大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2022
  • Overseas