2023 Fiscal Year Research-status Report
Effect of increased paternal age on mitochondria of embryos
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22K05959
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
岩田 尚孝 東京農業大学, 農学部, 教授 (50385499)
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2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 加齢 / 父親 / 胚 / ミトコンドリア / テロメア長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、オスの加齢による胚のテロメア長や(TL)ミトコンドリアDNAコピー数(Mt-cn)の減少の背景を検討した。加齢オスC57BL6（50週令以上）と若齢のメスマウス（8-10週令）との間に作成した胚と、同オスが若齢時(13-23週令)に作成した胚を用いてRT-qPCRを行った。父親の加齢により胚のTLやMt-cnは減少を惹起することを確認した。また、RNAseqを用いて父親が若齢時と加齢時の胚の網羅的遺伝子発現解析を行ったところ、加齢による発現変動遺伝子は、有意に代謝や酸化的リン酸化反応経路や電子伝達系とミトコンドリアに関連付けられたためオスの加齢は胚のミトコンドリアに影響することが明らかになった。また若齢と加齢オスの間で精子のTLを比較すると、加齢で短縮する傾向が認められた(P = 0.07)。一方で、胚のガラス化保存などの物理的処理は、TLやMt-cnに影響しなかった。６頭のウシの精子を使い体外受精によって胚を作成しTLとMt-cnの関係を検討したところ、全ての個体で両者に正の相関が認められ、マウスの結果に加えて、Mt-cnとTLの間の相関は多くの動物種においても保存されていると考えられた。また体外受精胚を用いてTLをテロメアーゼの阻害剤（TMPyP）やsiRNAで短縮させるとテロメアの短縮と胚中のMt-cnの減少が認められた。この結果から,TLはMt-cnを制御している因子であると考えられた。TLの長い胚と短い胚を阻害剤で作成しRNAseqを行うとPGC1αがTLの短縮で有意に低下した。またTGFB-1などのシグナルに変動遺伝子が濃縮されたためこれらの知見は今後TLを伸長させるのに有効と考えられる。TLの長さが異なるウシの精液を用いて体外受精処理後の胚の発生率を検討するとTLが短い精子の受精率や発生率が低いことが分かり、TLは胚の発育能力にも影響する可能性が示された。
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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
ミトコンドリアDNAコピー数とテロメア長の間に明確な関係性があることやテロメア長がミトコンドリアDNAコピー数や胚の発生能力に影響することが明らかになった。テロメア長の長短の胚からTLとミトコンドリアDNAコピー数を仲介する因子の探索ができている。またオスの加齢による精子の能力低下を、様々な動物種で示すことができ、マウスでは加齢オスへの特定の薬剤処理や生理的刺激が精子だけでなく胚のテロメア長や産子のミトコンドリア数に影響する予備知見も得ることができた。このことから加齢によっておこる変化だけでなくその対処方法の開発にもつながる知見が得られると期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
胚のテロメア長が伸長する背景を解明する必要がある。またテロメアがミトコンドリア数を制御する候補因子の検証と分子背景を解明する必要がある。またオスの加齢が精子の何に影響しこれが胚の発育や産子のテロメア長に影響するのかを、さらに明確に示す必要がある。オスの生理状態と胚のテロメアやミトコンドリア数の変化の関係性について様々な要因について検討する必要がある。テロメアの伸長が起きる時期やそれを支える分子背景についても検討が必要である。
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