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卵母細胞内NAD+補充による染色体分配エラーの低減と受精卵の発育能改善

Research Project

Project/Area Number 23K08805
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

橋本 周  大阪公立大学, 大学院医学研究科, 特任教授 (30570949)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords卵母細胞 / 胚盤胞 / ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド / ニコチンアミドモノヌクレオチド / NAD+ / NMN / 減数分裂 / 染色体 / 受精卵
Outline of Research at the Start

卵母細胞ならびに受精卵はしばしば染色体分配エラーを起こす。また、体外で培養することで細胞内ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+)量が減少する。その結果、細胞内でのエネルギー代謝とレドックス制御の不均衡が生じる。本研究では、細胞内NAD+を補充することにより、哺乳類卵母細胞ならびに受精卵の紡錘体構造の正常化とミトコンドリア機能の改善を行い、染色体分配エラーの低減と受精卵の発育能力の改善を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

細胞内のニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)量の減少は、細胞内のエネルギー代謝とレドックス制御の不均衡を引き起こす。NAD+とその代謝物は、生理学的プロセスを維持するための重要な調節因子として機能し、栄養障害、遺伝毒性因子、循環リズムの乱れ、感染症、炎症、外部物質などの環境変化に細胞が適応できるようにしている。
屠体から回収したウシの未成熟卵母細胞を用いて、NAD+前駆体であるニコチンアミドモノヌクレオチド(NMN)を0-100 μM添加した培養液で体外成熟培養を行い、卵母細胞内のNAD+濃度と体外受精後の胚盤胞の発育能を調べた。その結果、NMN(100 μM)を卵母細胞成熟培養液に添加することで、胚盤胞形成率が上昇することが示された。
細胞内のNAD+濃度上昇が卵母細胞内のmRNA量に及ぼす影響をRNA-seqにより解析した。その結果、NMNを添加して培養することで、発現量が2倍以上増加した遺伝子は112個、半分未満に減少した遺伝子は280個であり、卵母細胞内の遺伝子発現パターンが劇的に変化していることが示された(図4a)。また、卵丘細胞でも、発現量が2倍以上増加した遺伝子は246個、半分未満に減少した遺伝子は295個でした。次に、ミトコンドリアに焦点を当てて遺伝子発現変化をMITOCARTAを使用して解析した。その結果、卵母細胞では、ミトコンドリア関連の1370遺伝子のうち85遺伝子の発現が変動していることが分かり、細胞内のNAD+濃度の上昇により、ミトコンドリア機能が大きく変化する可能性が示された。
卵母細胞のATP濃度と活性酸素量を測定した結果、NMNを添加して培養することで、細胞内のATP濃度が上昇し、活性酸素量が低下することが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

おおむね順調に進展しているので、遅延の理由はない

Strategy for Future Research Activity

卵母細胞内の活性酸素が低下した機構を理解するために、NADPHを測定する
減数第二分裂中期紡錘体構造を調べる予定である

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2023 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Exploring the Impact of Endometrioma Aspiration and Dienogest Combination Therapy on Cyst Size, Inflammatory Cytokines in Follicular Fluid and Fertility Outcomes2023

    • Author(s)
      Mamoru Shigeta, Isao Tsuji, Shu Hashimoto*, Udayanga Sanath Kankanam Gamage, Masaya Yamanaka, Ai-saku Fukuda, Yoshiharu Morimoto, Daisuke Tachibana
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 16 Pages: 12891-12891

    • DOI

      10.3390/ijms241612891

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 卵母細胞内NAD+値の上昇がmRNA量に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      橋本 周、ウダヤンガガマゲ、岩田尚孝、井上 裕貴、森本義晴
    • Organizer
      第68回日本生殖医学会学術講演会・総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ウシ受精卵培養液へのNAD+前駆体:nicotinamidemononucleotide(NMN)の添加が胚盤胞形成率に 及ぼす影響2023

    • Author(s)
      森本 真晴,橋本 周,ウダヤンガガマゲ,中岡 義晴,森本 義晴
    • Organizer
      第68回日本生殖医学会学術講演会・総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Decline in mitochondrial function of human embryo with maternal aging.2023

    • Author(s)
      Shu Hashimoto, Yoshiharu Morimoto
    • Organizer
      ASPIRE2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Exploring the Benefits of Autologous Adipose Stem Cells Mitochondria transfer to cryopreserved oocytes for Developing Healthy Offspring2023

    • Author(s)
      Sanath Udayanga Kankanam Gamage, Shu Hashimoto, Yuki Miyamoto, Tatsuya Nakano, Masaya Yamanaka, Hideki Kitaji, Yuki Takada, Hiroshi Matsumoto, Akiko Koike, Manabu Satoh, Masatoshi Watanabe, Yoshiharu Morimoto
    • Organizer
      ASPIRE2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 大阪公立大学大学院 医学研究科 リプロダクティブサイエンス研究所

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/med/reproductive-science/

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 未成熟卵及び/又は胚(受精卵)処理用組成物2023

    • Inventor(s)
      橋本 周、北地秀基
    • Industrial Property Rights Holder
      橋本 周、北地秀基
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-186579
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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