流体操作技術による新たな精子選別技術の開発と実証試験

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H04585
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 山下 健一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 製造技術研究部門, 主任研究員 (90358250)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阪谷 美樹 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 九州沖縄農業研究センター・畜産草地研究領域, 主任研究員 (00355687) ; 山中 賢一 佐賀大学, 農学部, 准教授 (40572920)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 家畜 / 繁殖 / マイクロ流体 / 体外受精 / 人工授精

Outline of Annual Research Achievements

マイクロ流路を用いた流体操作技術による、独自の運動性精子捕集技術を基盤として、繁殖用精液の簡便な精製技術を確立し、高度に計画的な家畜繁殖の実現を目指して研究を行っている。1年目の本年度は、運動性精子の捕集の高度化、ならびにこの捕集技術によって精子が損傷を受けていないことの確認、そして体外受精による評価を中心に取り組んだ。
運動性精子の捕集技術の高度化については、特に捕集濃度の向上を目指した。具体的には、数値流体力学（CFD）計算により流路構造と送液条件を検討するとともに、実際の試作と試験を繰り返した。その結果、体外受精向けと人工受精向けの流路構造を分けて検討するに至った。前者は総精子数が少なくても体積を小さくすることで高濃度化を図る流路設計、後者は体積は大きくても総精子数を重視する設計とした。これらの試験と同時進行で、マイクロ流路を構成する材質の検討も行い、非特異吸着を抑える検討も行った。なお、この検討の中では「精子の運動で分ける」という唯一の特徴であるがために、広範に使用されている溶液系が、必ずしもそのまま適用可能ではないという結論に至っため、この点についても追加の検討を行い、全体最適化を目指した。
本手法により捕集された運動性精子の性状についても詳細に調べた。先体の状態を調べることで精子損傷を調べたところ、従来法と差異はなかった。ミトコンドリア活性についても差異はなかった。
体外受精による試験では、従来処理法と比較して、低い精子濃度での受精、受精後は高確率で胚盤胞期まで発生する傾向を見出すことができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度の計画の中心には、翌年度以降の試験をスムーズに進めくことを念頭に、運動性精子捕集の高度化、特に捕集濃度の向上にかかる内容を据えていた。結果としては、用途ごとに設計も分けるという道筋を見出すという方針を採った。この結果、体外受精にて、本技術の特徴的な性能を見出すことにも道筋をつけることができた。これらの内容は、計画書記載に従ったものであるとともに、翌年度以降の計画を予定どおり進めることができることを確認したことから、上記のとおり評価した。

Strategy for Future Research Activity

予定どおり、性選別にかかる内容へ重心を移していく。計画書にある複数の手法をスクリーニング検討し、詳細検討に移る際の順位付けを行うことで、研究の効率的な進捗に努める。性選別精度の検証は、精子の段階と、受精卵の段階との両方に対して行う。