2017 Fiscal Year Annual Research Report
Immune tolerance to sperm and early embryo in cattle: Impact on immune cell function for fertility
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17F17407
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| Research Institution | Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine |
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Principal Investigator |
宮本 明夫 帯広畜産大学, 畜産学部, 教授 (10192767)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MAREY MOHAMED 帯広畜産大学, 畜産学部, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-11-10 – 2020-03-31
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| Keywords | ウシ / 子宮 / 卵管 / 精子 / 初期胚 / 免疫細胞 / 受胎性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究プロジェクトのゴール（大命題）は、「高泌乳牛の受胎性の向上」である。ウシの２大繁殖技術である「凍結精液による人工授精（AI）」、そして「子宮への受精卵移植（ET）」、に関わる子宮・卵管の精子と受精卵の「受入れと排除」を制御する未知の母体免疫システムを解明することで、AIとET技術の改善に貢献する技術開発の展望を得ることを目的とする。平成２９年度は、外国人特別研究員来日が平成29年12月中旬であり、実質3ヶ月半と極めて短期間であったので、上述の２つの大命題のうち、第１の焦点である ① 精子が子宮上皮細胞の炎症反応を誘導するメカニズムについて、確立していたが子宮上皮細胞と精子の共培養系によって、特に炎症性反応の誘導メカニズムについて検討した。要点を列記すると、
１． ウシ子宮上皮細胞培養系において精子を共培養すると、精子の上皮細胞への結合は、急性のTh１型（炎症性）反応を誘導した。これは、これまで本研究室で明らかにした卵管上皮細胞の精子に対する免疫反応と真逆であった。
２． 本現象が、典型的な炎症性反応であったことから、Toll-like receptor (TLR)、特に TLR2/4の関与を考え、それらのアゴニストとアンタゴニストを用いて、精子に対する子宮上皮細胞の炎症反応をシグナル経路と遺伝子発現について調べたところ、私たちの仮説どおり、本作用はTLR2/4がいわゆるセンサーとして関与していることを突き止めた。
以上、初年度は、子宮上皮は病原体を認識する主要なサンサーであるTLR2/4を用いて、人工授精で子宮内に投与された精子を認識するシステムを持つことが初めて示された。
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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
平成29年度の計画の子宮上皮細胞と精子との免疫応答のメカニズムについて重要な部分が明らかになった。この開始後3ヶ月半の短期間での成果としては予想を超える進展であった。これは、外国人特別研究員本人が、以前に本研究室で博士課程留学生として研究していた経緯から、確立していた培養系をすぐに開始できたことによるもので、予想以上の効果的な成果に繋がった。
この成果は国際専門誌に原著論文として投稿中であり、平成30年度の国際学会（SSR）でも報告予定である。これらの状況から、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のごとく成果は順調に上がっているが、一方で、細胞培養系に大きく依存した研究計画は、実際の生体内における現象と乖離するリスクが大きい。当然のことではあるが、あくまで生体内、特に子宮内で精子や初期胚に対して起こる免疫応答の観察によって、事実を検証しながら、培養系を実験検証モデルとして活用するスタイルを維持することが極めで重要であることを再認識している。したがって、今後は、可能な限り、ウシ生体モデルで、子宮内の精子、あるいは初期胚が誘導する免疫環境と免疫細胞群の詳細な情報を確立しながら、培養モデルでそれらの分子メカニズムを検証してゆく予定である。
1.（精子の作用）体内観察モデルと体外培養モデル：子宮内へのAIを想定して、凍結融解精子および凍結精液に使用している精液希釈剤を子宮上皮細胞培養系で共培養して、Th1型反応（炎症型）メカニズムを調べる。とくに、子宮上皮がどのように精子をセンシングしているかについて、TLRsに焦点を絞って詳細に調べる。加えて、これらの現象が、ウシの通常の人工授精の直後から子宮内でどのような時間軸で誘導されるかについて、子宮内カテーテルを応用した子宮還流によって得た精子と免疫細胞を観察して、いわば現象マップを初めて作成する。そのための方法論の検討から始め、本実験へと進む予定である。
2.（初期胚の作用）体内観察モデル：これまで、培養系を主体とした実験系を計画してきたが、ここにきて、ウシ生体レベルの子宮内環境の詳細な検証が最優先であることを再認識したので、計画を変更して、受精卵移植モデルを活用し、受精卵回収の際のDay7の子宮還流によって採取された細胞群を、部分的に分離して、存在する免疫細胞の特徴を確定する。寛容型への誘導の中心を担う制御性Tリンパ細胞（Treg）が子宮の局所免疫環境で活性化されているかに付いても初めて検証する。
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