2017 Fiscal Year Annual Research Report
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
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15H04585
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山下 健一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (90358250)
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| 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, 上級研究員 (00355687)
山中 賢一 佐賀大学, 農学部, 准教授 (40572920)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 家畜 / 繁殖 / マイクロ流体 / 体外受精 / 人工授精 / 流体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精子の運動性に着目し、家畜の繁殖性改善につながる技術の開発を行っている。精子の運動の性質に、流体工学の手法を融合することで、精子の運動の速さや泳ぎ方によっても選別することができる技術と簡便なデバイスの開発に成功していた。本年度はこの技術を用いて人工授精を行うことで、受胎/不受胎の結果と、その時に用いた精子の運動の性質の紐付けを行った。この結果、一見活発に見える「まっすぐ泳ぐ」精子よりも、蛇行しながら泳ぐ精子の方が、受胎成績が良好であった。このことは、牛の繁殖で一般的に行われる「AM/PM法」という人工授精のタイミングと関連していると考えられる。精子の泳ぎ方は、時間経過に伴う受精能力の獲得に従って、まっすぐな泳ぎ方から蛇行した泳ぎ方に変化するが、この人工授精のタイミングと精子の変化のタイミングの関係によるものと考えられる。
このような、高い受胎性につながる精子の知見を基に、そのような精子を大量に捕集する技術の検討を行うとともに、凍結ストローという流通させるために必要な形態での大量生産方法の検討も行った。スケールアップの基本的な考え方である相似則を参考に、マイクロ流路型から、回転流れ型への捕集方法を検討した。この方法では、様々な性質のものを取り分けるのには向いていないが、特定の運動性質の精子を大量に捕集するのには向いている。この方法にて大量に捕集し、実際に凍結ストローの形態で大量生産を行った。この凍結ストローを解凍し、精子の性質を検証したところ、低いDNA断片化率、高い先体保有率、高いミトコンドリア活性、などの優良な性質を確認した。
また、運動性選別精子にて体外受精を行い、高い暑熱耐性などを確認し、ストレス条件下での有効性も確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
繁殖性の改善につながる精子の性質を明らかにできたという科学的知見とともに、それを大量に捕集し、流通可能な状態にまで仕上げることができた。科学的知見を社会実装するという一連の流れは、異分野融合である本課題の体制を活かすことができたものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
30年度は最終年度であり、予定どおり、検証を中心とした内容を進める。人工授精や体外受精により得られたデータを整理し、家畜の繁殖性改善につながるという視点から、どのような精子群を集めるべきなのかについて理解するとともに、実際にそれに沿って大量に捕集する技術へ展開する。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Live births from artificial insemination of microfluidic-sorted bovine spermatozoa characterized by trajectories correlated with fertility2018
Author(s)
Maria Portia B. Nagata, Kenji Endo, Kazuko Ogata, Kenichi Yamanaka, Junki Egashira, Naoto Katafuchi, Tadayuki Yamanouchi, Hideo Matsuda, Yuki Goto, Miki Sakatani, Takuo Hojo, Hirofumi Nishizono, Kenji Yotsushima, Naoki Takenouchi, Yutaka Hashiyada and Kenichi Yamashita
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Volume: 115
Pages: E3087-E3096
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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