高インテグリティを実現するin vitro卵子産生系の開発

• 研究領域: 配偶子インテグリティの構築
• 研究課題/領域番号: 18H05547
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京農業大学
• 研究代表者: 尾畑 やよい 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (70312907)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 110,500千円 (直接経費: 85,000千円、間接経費: 25,500千円); 2022年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2021年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2020年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2019年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2018年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
• キーワード: 卵子 / 卵子形成過程 / 卵胞形成過程 / 発生能 / in vitro / 卵子形成 / 卵胞形成 / エピジェネティクス

研究成果の概要

本研究は、高インテグリティを実現するin vitro卵子産生系の開発を目指した。in vitroではエストロジェンシグナルの過度な活性化により、AMHの早期発現が生じ、卵胞形成不全になることがわかった。一方、胎仔肝臓より分泌されるAFPを培地に添加するとエストロジェンシグナルが抑制され、卵胞形成が正常に進むことが示された。さらに、卵胞培養時の酸素分圧を20から7%まで低下させることで、卵母細胞では脂質代謝異常の改善、ミトコンドリア活性の回復および発生能改善が認められた。改良したin vitro系と遺伝子導入法を併用した結果、卵子形成過程で働く遺伝子の機能解析ツールとして有効なことが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

始原生殖細胞（PGC）から卵子を産生するin vitro系の開発は卵子形成機構解明のツールとして有用なばかりでなく、多能生幹細胞から作られる始原生殖細胞様細胞（PGCLC）をもとに成熟卵子を量産させる可能性を秘めている。本研究ではin vitro系を開発する過程で、機能的な成熟卵子の産生に不可欠な卵胞構造の形成に必要な因子が明らかにされた。早発卵巣不全は、世界の40歳未満の女性の1%が罹患しており、女性の不妊症の主要因で早期に卵胞が枯渇することによる。卵胞の形成機構の理解はこうした不妊のメカニズムの解明や治療法の開発に役立つ可能性がある。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
• [国際共同研究] Northwest Normal University(中国)
• [国際共同研究] Northwest Normal University(中国)
• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
• [国際共同研究] Northwest Normal University(中国)
• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
• [雑誌論文] Disruption of piRNA machinery by deletion of ASZ1/GASZ results in the expression of aberrant chimeric transcripts in gonocytes (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikeda S, Tanaka K, Ohtani R, Kanda A, Sotomaru Y, Kono T, Obata Y.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 68 号: 2 ページ: 125-136
  • DOI: 10.1262/jrd.2021-146
  • NAID: 130008145874
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Insights into in vivo follicle formation: a review of in vitro systems. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto R, Yoshida K, Ikeda S, Obata Y.
  • 雑誌名: Histochem Cell Biol. 巻: 157 号: 3 ページ: 333-345
  • DOI: 10.1007/s00418-021-02058-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimal conditions for mouse follicle culture (2021)
  • 著者名/発表者名: Ota S, Ikeda S, Takashima T, Obata Y.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 67 号: 5 ページ: 327-331
  • DOI: 10.1262/jrd.2021-091
  • NAID: 130008112026
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of in vitro growth on mouse oocyte competency, mitochondria and transcriptome. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashima T, Fujimaru T, Obata Y.
  • 雑誌名: Reproduction. 巻: 162 号: 4 ページ: 307-318
  • DOI: 10.1530/rep-21-0209
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oocyte-specific gene knockdown by intronic artificial microRNAs driven by <i>Zp3</i> transcription in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Takaoka S, Obata Y
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 67 号: 3 ページ: 229-234
  • DOI: 10.1262/jrd.2020-146
  • NAID: 130008055064
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Blocking estrogen-induced AMH expression is crucial for normal follicle formation (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto Ren、Sekii Kiyono、Morohaku Kanako、Li Jianzhen、Pepin David、Obata Yayoi
  • 雑誌名: Development 巻: 148 号: 6
  • DOI: 10.1242/dev.197459
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Separation of Follicular Cells and Oocytes in Ovarian Follicles of Zebrafish (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang W, Kang T, Bai L, Hu W, Obata Y, Li J
  • 雑誌名: J Vis Exp 巻: 170 号: 170
  • DOI: 10.3791/62027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dnmt3a2/Dnmt3L Overexpression in the Dopaminergic System of Mice Increases Exercise Behavior through Signaling Changes in the Hypothalamus (2020)
  • 著者名/発表者名: Cui D, Mesaros A, Burdeos G, Voigt I, Giavalisco P, Hinze Y, Purrio M, Neumaier B, Drzezga A, Obata Y, Endepols H, Xu X
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 21 号: 17 ページ: 6297-6297
  • DOI: 10.3390/ijms21176297
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 哺乳類の卵子を体外で産生する (2019)
  • 著者名/発表者名: 諸白家奈子、尾畑やよい
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 97 ページ: 212-212
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ectopic expression of DNA methyltransferases DNMT3A2 and DNMT3L leads to aberrant hypermethylation and postnatal lethality in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Keisuke、Hara Satoshi、Yamakami Reina、Sato Yusuke、Hasegawa Saki、Kono Tomohiro、Morohaku Kanako、Obata Yayoi
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 614-623
  • DOI: 10.1002/mrd.23137
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 哺乳動物の卵子を体外で産生する (2019)
  • 著者名/発表者名: 諸白家奈子、尾畑やよい
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 97 ページ: 21-21
  • 査読あり
• [学会発表] マウスHSD3B6欠損が生殖機能に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 丸山莉菜、武田ひかり、八木有紀、尾畑やよい
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会
• [学会発表] アデノ随伴ウイルスによるKitl-Sltマウスの卵子形成レスキュー (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田匡汰、木村覚、城本悠助、篠原美都、篠原隆司、尾畑やよい
  • 学会等名: 第115回日本繁殖生物学会
• [学会発表] 生命をつなぐ生殖細胞 ー受精卵ができるまでー (2022)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 第130回日本畜産学会
  • 招待講演
• [学会発表] マウス体外成長卵母細胞の発生能に影響しうる因子の探査 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高島友弥、藤丸翼、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] Y染色体の存在がマウス雌性生殖系列に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤義治、坂下陽彦、神田暁史、河野友宏、外丸祐介、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] マウス胎仔卵巣培養のための完全合成培地の構築にむけて (2020)
  • 著者名/発表者名: 木村覚、池田晋也、荒井美希、吉田幸太郎、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本卵子学会
• [学会発表] 卵母細胞特異的遺伝子ノックダウンシステムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐々木恵亮、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] 合成培地におけるin vitroマウス卵子形成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木村覚、池田晋也、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本分子生物学会
• [学会発表] 卵母細胞特異的ノックダウンシステムの確立 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐々木恵亮、高岡沙綾、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] レトロトランスポゾンの脱抑制がマウス前精原細胞の遺伝子発現制御に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田晋也、田中康貴、大谷麗子、飯田有紀、樋浦仁、外丸祐介、尾畑やよい、河野友宏
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] マウス始原生殖細胞で発現するsmall RNA (2018)
  • 著者名/発表者名: 高島友弥、横田将、樋浦仁、小林久人、尾畑やよい、小川英彦、河野友宏
  • 学会等名: 日本分子生物学会
• [学会発表] 卵子形成を再現するin vitro系の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 日本生殖免疫学会
  • 招待講演
• [学会発表] 体外成長卵母細胞から作出したマウス2細胞期胚のトランスクリプトーム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤丸翼、谷本連、小林久人、河野友宏、尾畑やよい
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会
• [学会発表] 卵胞成長培地に添加するポリビニルピロリドンの分子量が卵の成熟および発生に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい、諸白家奈子、廣江綾香、田口精一
  • 学会等名: 日本卵子学会
• [備考] 「卵子の品質保証機構解明に一歩近づく」Reproduction 最優秀論文賞 受賞
  • URL: https://www.nodai.ac.jp/news/article/reproduction-2021/
• [備考] 「卵子の遺伝子機能解析システムを開発」がJRD 最優秀論文賞を受賞
  • URL: https://www.nodai.ac.jp/news/article/journal-od-reproduction-and-development-2021/
• [備考] 東京農業大学生命科学部バイオサイエンス学科動物発生工学研究室HP
  • URL: https://www.nodai.ac.jp/academics/life_sci/bio/lab/505/
• [備考] 配偶子インテグリティの構築HP
  • URL: https://www.gamete-integrity.com
• [備考] 東京農業大学HP
  • URL: https://www.nodai.ac.jp/academics/life_sci/bio/lab/505/
• [産業財産権] 品質評価方法及び品質評価プログラム (2022)
  • 発明者名: 八幡穣、野村暢彦、高部響介、尾畑やよい（9番目）、他5名
  • 権利者名: 筑波大学、東京農業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2022-043135
  • 出願年月日: 2022