2013 Fiscal Year Annual Research Report
生殖細胞品質診断を実現する超高精度ミトコンドリア呼吸機能解析システムの開発
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25282150
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
阿部 宏之 山形大学, 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, 理工学研究科, 助教 (00453043)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 細胞呼吸 / 電気化学計測 / 細胞機能診断 / ミトコンドリア / 生殖医療 |
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| Research Abstract |
ミトコンドリアは、機能分化した細胞においてはエネルギー産生やアポトーシスなどの重要な生命現象に関わっている。したがって、高精度の呼吸計測技術は細胞の代謝活動やクオリティーの評価、アポトーシス解析やミトコンドリアの機能異常に関連した疾患の診断に極めて有効な方法となる。本研究では、電気化学計測技術を基盤とする医療応用可能な超高精度細胞呼吸測定システムの開発を目的とする。研究期間内に、卵子や受精卵の品質（クオリティー）を高精度で診断できる生殖細胞クオリティー診断システムを確立し、詳細なミトコンドリアの呼吸機能解析により、この診断システムの有効性と安全性を調べ、生殖医療において細胞や受精卵の品質を高精度で診断できる画期的な生殖細胞品質診断システムへと発展させる。平成25年度は、単一細胞非侵襲呼吸計測システムを開発するために､（1）超高感度マイクロ電極の開発、（2）単一細胞呼吸測定技術の開発、および（3）非侵襲呼吸測定液の開発を行った。（1）では、酸素の還元条件下－0.6 V、計測レンジ1 nA、電流値－0.2～－0.5 nAの感度を可能とするマイクロ電極を作製することができた。（2）では、単一細胞呼吸測定において計測精度に影響する（a）マクロ電極先端径、（b）マイクロ電極－試料間の距離（電極先端位置）、（c）マイクロ電極の走査速度および走査距離を決定することができた。（3）では、マイクロ電極を汚染せず、超微弱（pAレベル）の還元電流の検出に影響しない計測液の基本組成を明らかにした。
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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
細胞呼吸活性を指標とする新しい細胞機能診断システムのキーテクノロジーとなる単一細胞呼吸測定システムの基盤技術を確立することができた。この成果により、次年度に予定している「単一細胞呼吸測定システム」の開発に速やかに取りかかることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度に得られた成果を検証・総括し、「単一細胞呼吸測定システム」を完成させる。平成２６年度では、研究項目（4）として極微量試料を用いたミトコンドリア呼吸機能解析技術の開発を行う。具体的には、単一の卵子や培養細胞から得られる極微量試料でのミトコンドリア呼吸機能解析技術を確立するために、①非侵襲ミトコンドリア局在解析、②高精度ATP定量、③酵素複合体チトクロームc酸化酵素（COX）の発現解析を行う。単一試料からの微量試料を用いた解析の有効性を検証し、遺伝子から細胞呼吸までのミトコンドリア呼吸機能に関連する生物学的解析を、単一細胞レベルで安定的に実現するための解析システムを完成させる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究事業では、（1）単一細胞呼吸計測システムの開発と（2）ミトコンドリア呼吸機能解析を研究の柱としている。平成25年度は、（1）の単一細胞呼吸計測システムの基盤技術開発を中心に研究を行い、（2）のミトコンドリア呼吸機能解析は予備実験の段階で終了した。このため、学術研究助成基金助成金の一部使用で研究の目的を達成することができた。
平成26年度では、平成25年度に引き続き（1）単一細胞呼吸計測システムの開発と（2）ミトコンドリア呼吸機能解析を行う。特に、（2）ではミトコンドリア呼吸機能に関連する多項目解析を実施するために、抗体や遺伝子解析関連試薬の購入に科学研究費補助金および学術研究助成基金助成金を充てる。
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