| Project/Area Number |
22K19598
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
小池 誠一 富山大学, 学術研究部工学系, 特命助教 (10431686)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 佑介 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (10586639)
石垣 美歌 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 助教 (60610871)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | ラマン分光法 / 卵子 / 老化 / ミトコンドリア / 加齢 / オルガネラ |
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| Outline of Research at the Start |
出産を望む女性の年齢が上昇し続けている現在、不妊症に苦しむカップルが増えている。加齢に伴う卵子の「質低下」は不妊症の大きな原因の一つであり、その質的変化の「本質」の理解と、それに基づいた正しい医学的対処法の確立は急務である。しかし、加齢に伴う質低下が生物学的に何を意味するのかは良く分かっていない。申請者らはこれまでに加齢に伴っていくつかの細胞内オルガネラ機能が低下していることを見いだした。そこで本研究では、加齢によって低下する卵子の「質」の意味をオルガネラ機能変化の視点から分子レベルで明らかにするとともに、フレッシュなオルガネラの移植によって、「卵子の若返り」を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
不妊症の主な原因は、卵子の“質”の低下であるが、これまで“質”が生物学的に何を意味するのかはよく分かっていない。その理由として、卵子の質を定量する方法が限定されている点が挙げられる。そこで、ラマン分光法を用いて質判別法の確立を行なってきた。
昨年度、マウスでの加齢による卵子の影響を調べるために、6週齢と1年齢メスマウスから採取した卵子の正常発生率を比較したところ、加齢卵子からの産仔数が有意に少なかった。次に、ラマン分光法を用いることでこの違いを検出できるかを調べた。若齢卵子と加齢卵子から得られたラマンスペクトルをPCA解析によって解析したところ、いくつかのラマンピークが加齢に伴って変化していることが分かった。その帰属を調べるとシトクロムCと脂質による変化であることが明らかになった。この結果から、ラマンスペクトルデータから卵子の質の判別ができること、更に少なくともミトコンドリア機能が加齢に伴って変化していることがわかった。
本年度は、まず畳み込みニューラルネットワークを用いて、ラマンスペクトルから卵子の質を判別できるかを調べた。これまでに95％以上の確立で、加齢卵子と若齢卵子を区別できるようになった。この結果は現在論文にまとめている。
またラマンスペクトルの変化から加齢によってミトコンドリア機能に大きな変化が起こることが予想されたことから、若齢卵子から効率よくミトコンドリアを精製するための条件検討を行った。精製したミトコンドリアは精製後も機能を保持していることを確かめた。
更に高感度プロテオーム解析を行うことで、数十個の卵子から1000個以上のタンパク質を検出することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに加齢卵子でミトコンドリアの機能が大きく変化していることを明らかにできた。本年は、精製したフレッシュなミトコンドリアを加齢卵子へ導入することで、若返りを誘導できるのかを明らかにしたかったが、ミトコンドリア精製の条件検討に時間がかかってしまい、そこまで研究を進めることができなかった。
しかし、ラマン分光法を用いた卵子の質の判別は非常に有効な手段であることが分かってきた。実際に深層学習を用いることで、卵子の質をラベルフリー・非侵襲で卵子の状態を判別できるようになってきた。この成果は応用範囲が広く社会に還元できる可能性を秘めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に引き続き、ラマン分光法を用いた卵子の質判別法の確立を行う。より精度を高めるため、解析サンプル数を増やすとともに、深層学習の条件を検討していく。加齢卵子の変化を明らかにするために、引き続き質量分析実験を繰り返し、加齢卵子で発現量が有意に変化しているタンパク質の同定を目指す。また、本年度実行できなかったフレッシュなミトコンドリアの加齢卵子への導入によって、卵子を若返らせることができるのかを調べる。
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