2017 Fiscal Year Annual Research Report
生殖医療の高度化を実現する医療対応型受精卵品質診断システムの開発
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16H03189
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
阿部 宏之 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10375199)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒谷 玲子 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (00453043)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオ関連機器 / 医療・福祉 / 超精密計測 / 先端機能デバイス / ミトコンドリア / 細胞呼吸 / 生殖医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精度の高い細胞呼吸測定法は、細胞の品質評価や代謝機能解析、ミトコンドリアに関連した疾患の診断に有効な技術となる。本研究では、(1)電気化学計測技術、(2)高精度位置決め技術、(3)高精度ミトコンドリア機能解析技術をキーテクノロジーとする医療応用可能な生殖細胞品質診断システムの開発を目的とし、以下の研究を行った。
（1）医療対応型高感度呼吸測定システムの開発：単一の卵子および細胞の酸素消費量を安定的・高感度で測定できる超高感度マイクロ電極の開発を試みた。白金電極の電解エッチング法とガラスキャピラリーの材質および熱電極封止法を改良した結果、これまで作製が困難であった先端径2 μm以下の超高感度マイクロ電極を製作することができた。この高感度マイクロ電極を用いて、単一培養細胞の呼吸量測定を可能とする測定条件を検討した。その結果、単一細胞の酸素消費量を安定して計測するための条件として、電極の走査位置、走査距離および走査速度を特定することができた。
（2）呼吸測定自動化のための高精度位置決め技術の開発：細胞呼吸測定の自動化の基盤となる要素技術として、精密自動化ステージの開発を行った。その結果、分解能1ミクロン（μm）でマイクロ電極の走査を可能とする自動化ステージを製作することができた。
（3）高精度ミトコンドリア呼吸機能解析技術の開発：単一卵子から得られる極微量試料を用いたミトコンドリア呼吸機能解析技術を開発するための基盤技術の開発を行った。その結果、単一の卵子および胚に存在するミトコンドリアDNAコピー数を定量できる解析システムを確立することができた。具体的には、植物のルビスコ遺伝子のDNAを外部照準マーカーとして用いることで、微量試料中のDNA損出を低くすることで試料間のばらつきを抑えることで安定した解析が可能となった。
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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
当初の目標としていた単一細胞の呼吸量測定技術と呼吸測定の自動化のための精密自動化ステージを開発することができた。また、単一細胞由来の微量試料を用いた細胞呼吸機能解析の基盤技術であるミトコンドリア膜電位活性とATP定量法に加えて、新たにミトコンドリアDNAコピー数定量技術を確立することができた。以上のことから、当初の計画通りに研究が進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の達成目標である単一細胞呼吸機能解析技術と自動化測定システムを開発するために、以下の研究を重点的に進める。
（1）高感度マイクロ電極と非侵襲呼吸測定液を用いた単一の卵子及び培養細胞の呼吸測定と有効性を検証する。
（2）自動化呼吸測定システムの基盤技術である自動化ステージを完成させ、子自動化ステージを制御するための制御システムを開発する。
（3）単一の卵子及び受精卵由来の微量試料を用いた呼吸鎖複合体遺伝子の発現解析技術を開発する。
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