2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of male infertile model mice by genome editing and comprehensive study of fertilization
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21H05033
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
伊川 正人 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (20304066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小沢 学 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (80608787)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 実験動物 / ゲノム編集 / 不妊 / 精子 / 受精 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、ゲノム編集マウス作製・解析プラットフォームを完成させて応用し、哺乳類の精子・受精のバイオロジーを究める研究を同時に進めている。
1)ゲノム編集マウス作製・解析プラットフォーム：22年度は、Lipid NanoParticle（LNP）を用いたmRNA導入によるゲノム編集技術開発に取り組んだ。レンチウイルスベクターと異なり、アデノ随伴ウイルスベクターと同様に、LNPは透明帯を除去することなく受精卵にmRNAを導入することができた。また、ゲノム編集ES細胞を用いたキメラマウスにより、細胞運命追跡や細胞競合解析への応用に向けて、BALB/ｃ由来のES細胞を樹立した。Cas9を全身で発現する遺伝子改変マウスの作製にも成功しており、ゲノム編集マウス作製や遺伝子治療マウスモデル作製として活用を予定している。さらに近接タンパク質をビオチン化して相互作用タンパク質の同定にBioID/TurboID技術を遺伝子改変マウス個体レベルで活用し、精子形成期に相互作用タンパク質を同定できるツールとして報告した。一方で、弱いながらも細胞毒性を示すことも報告し、研究ツールとしての利点・問題点を議論した。
2)哺乳類の生殖生物学：精巣特異的に発現する51遺伝子について、KOマウスを作製して交配試験を実施した。その結果、2系統で胚性致死を示し、残る49系統のうち、25系統では妊孕性に問題がなく、6系統で妊孕性が低下、18系統で雄性不妊が認められた。雄性不妊系統については、さらに解析を進め、①TSKSが精子形成後期に細胞内のNuage（ヌアージュ）に局在し、細胞質の分解を促進することで精子のスリム化を助けること、②1700029I15RikにコードされるFREYが精子形成期に小胞体に局在し、受精融合に必要な精子膜タンパク質群の品質管理を制御していること、③線虫からハエ、マウス、ヒトに至るまで保存されているFER1L5が受精に先立つ先体反応に必要であること、などを論文報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、22年度までに118遺伝子のKOマウスを作製し、交配試験を終えている（39遺伝子が完全不妊、13遺伝子が妊孕性低下を示している）。すでに責任著者として25報の原著論文、また29報の共著論文を報告しており、高インパクト論文も少なくない。招待講演（外国5件、国内8件）やメディアを介した情報発信も順調であり、計画以上の進展と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は順調に進展しており、当初予定通り推進することができると考えている。KOマウス作製による生殖関連遺伝子の機能解析は、競争が激しくなってきているが、国際連携を高めることで、競争力を維持したい。またヒトへの還元を意識した研究にも取り組む。
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