初期胚分化制御機構の解明に基づくウシガラス化保存胚の発生能改善
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21H02336
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42010:Animal production science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
川原 学 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70468700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳川 洋二郎 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (20609656)
唄 花子 北海道大学, 農学研究院, 助教 (60775443)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | 胚盤胞期胚 / ウシ / ガラス化保存 / 細胞分化 / 栄養膜細胞 / 初期胚 / 個体発生 / 動物生産 |
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| Outline of Research at the Start |
胚盤胞期胚の胎子側および胎盤側(栄養外胚葉)への細胞分化機構を解明することは、生物学的にも動物生産の効率化のためにも不可欠である。しかし、最も解析が進んでいるマウス胚ですら、その全容は解析途上で、実験手段が限られるウシ胚では更に知見に乏しい。本研究では、ウシ胚盤胞期胚の栄養外胚葉細胞における分化維持遺伝子CDX2発現に必要なYAP1タンパク質の局在制御に及ぼす細胞膜/細胞骨格関連タンパク質NF2の役割をマウスおよびウシ胚を用いて明らかしつつ、得られた知見に基づいてウシガラス化胚の発生能力向上を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
個体発生の第一歩となる胚盤胞期では、胎子側と胎盤側に運命が分かれる時期であるとともに、ウシでは個体生産に重要な受精卵移植に供される発生ステージである。したがって、胚盤胞期胚の胎子側(ICM)および胎盤側(TE)への細胞分化機構を解明することは、生物学的にも動物生産の効率化のためにも不可欠である。本研究では、YAP1タンパク質の核外流出現象、これに及ぼす細胞膜/細胞骨格関連タンパク質NF2の役割をマウスおよびウシ胚を用いて明らかにする。加えて、得られた基礎的知見を栄養外胚葉細胞のYAP1核外流出が問題となるウシガラス化保存胚の発生能改善に結び付ける。
本年度では、まず胚盤胞期胚における細胞分化を制御するYAP1-TEAD4の上流調節因子としての足場タンパク質NF2の役割についてマウス胚およびウシ胚を用いて解析した。マウス胚ではNF2-GFP融合タンパク質を作製して、その挙動を追跡することで初期胚発生間におけるNF2の細胞内局在を精査した。その結果、細胞分化の確立に伴ってNF2の局在が大きく変化することを示唆する結果が得られた。次年度には、これを更に生細胞イメージングで解析し、さらに、同様の実験系をウシ胚でも適用する。また、YAP1局在保持に留意した新たなガラス化保存法の開発に先駆けて、従来の胚盤胞期よりも更に発生ステージを進行させる培養方法を考案した。これにより、より細胞骨格進んだステージまでウシ胚を発育させることが可能になった。体外培養下における発育の正常性の検証のみならず、新規培養系で作出したウシ胚の個体までの発生能を確認するため受精卵移植試験も実施し、複数頭のウシ新生子を作出した。さらに、これらのウシの健常性も確認されたため、新規培養法による個体作出系を確立した。これに基づいて、新規培養法で作出したウシ胚のガラス化保存を試していく方向で研究を進めていく。
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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
本研究の最大の目的である新規ガラス化保存法の開発のために、従来の培養方法では発育できなかった成熟胚盤胞期までのウシ胚培養系を開発し、これを用いてウシ個体を作出することに成功した。この新規培養系を用いることで、より強固な細胞骨格を保持したウシ胚を作出することが可能になるため、ガラス化保存には不可欠な高張液浸漬による細胞収縮による細胞分化の鍵を握るYAP1タンパク質の局在を正常に保つことを実現できるかもしれない。また、YAP1タンパク質の細胞内局在を制御する足場タンパク質であるNF2の細胞内局在制御についてもマウス胚を用いて新知見が得られているため、おおむね研究の進捗は順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
コラナ禍の世界的な半導体不足による影響により生細胞イメージング解析に必要な機材の購入が遅れたものの、新規培養系によるウシ個体作出の開発は完了することができた。この培養系では、ガラス化保存の準備として必要な高張液浸漬の際に生じる細胞の収縮が大幅に軽減されることが期待されるため、細胞分化に必要な核内のYAP1局在状態が保持されると考えられる。本年度では、細胞分化におけるNF2の生細胞イメージングによる局在解析を通じたYAP1細胞分化制御機構の基礎的な解析に加えて、YAP1核外流出に留意した新規ガラス化保存法として申請者らが独自に開発した新規ウシ胚培養系を用いて作出したより強固な細胞骨格を保持したウシ胚のガラス化保存を行い、体外および体内における発育能を細胞分化マーカーおよび個体までの発生能の評価という観点で明らかにしていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) and machine learning application for early pregnancy detection using bovine vaginal mucosal membrane2021
Author(s)
Kunii Hiroki, Kubo Tomoaki, Asaoka Natsuki, Balboula Ahmed Z, Hamaguchi Yu, Shimasaki Tomoya, Bai Hanako, Kawahara Manabu, Kobayashi Hisato, Ogawa Hidehiko, Takahashi Masashi
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications
Volume: 569
Pages: 179-186
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Deciphering two rounds of cell lineage segregations during bovine preimplantation development2021
Author(s)
Akizawa Hiroki, Saito Shun, Kohri Nanami, Furukawa Eri, Hayashi Yoshihiro, Bai Hanako, Nagano Masashi, Yanagawa Yojiro, Tsukahara Hayato, Takahashi Masashi, Kagawa Shinjiro, Kawahara‐Miki Ryouka, Kobayashi Hisato、Kono Tomohiro、Kawahara Manabu
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Journal Title
The FASEB Journal
Volume: 35
Issue: 10
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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