in vitro において卵を産生する新規技術の開発

• 研究領域: 動物における配偶子産生システムの制御
• 研究課題/領域番号: 25114008
• 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)
• 研究分担者: 平尾 雄二 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, ユニット長 (10355349)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 130,130千円 (直接経費: 100,100千円、間接経費: 30,030千円); 2017年度: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円); 2016年度: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円); 2015年度: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円); 2014年度: 22,880千円 (直接経費: 17,600千円、間接経費: 5,280千円); 2013年度: 27,950千円 (直接経費: 21,500千円、間接経費: 6,450千円)
• キーワード: 卵子形成 / 卵胞形成 / in vitro / 培養 / 卵母細胞 / エストロジェン / 発生・分化 / 応用動物 / 細胞・組織 / 発現制御 / 卵胞培養 / 卵子 / 体外成長 / 体外培養 / 始原生殖細胞 / インプリント / 卵母細胞形成

研究成果の概要

本研究では、世界に先駆けてマウス始原生殖細胞（PGC）から成熟卵を産生する培養系の確立に成功した。
これまでの培養系でPGCから成熟卵を産生できない主要因は卵胞形成不全にあった。原因究明のためRNA-seq解析を行った結果、培卵卵巣ではエストロジェンパスウェイが過度に活性化されていることがわかった。そこでエストロジェン受容体阻害剤を培地に添加したところ、培養卵巣で二次卵胞が形成された。これらの二次卵胞を高分子化合物添加培地で培養すると、非添加区より有意に多くの成熟卵が得られ、受精後、産仔へ発生することが示された。構築された培養系は卵形成解析あるいは成熟卵量産ツールとして今後が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Northwest Normal University(China)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(Germany)
• [国際共同研究] Yale University School of Medicine(米国)
• [雑誌論文] Macromolecular crowded conditions strengthen contacts between mouse oocytes and companion granulosa cells during <i>in vitro</i> growth (2018)
  • 著者名/発表者名: Mizumachi S, Aritomi T, Sasaki K, Matsubara K, and Hirao Y.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 号: 2 ページ: 153-160
  • DOI: 10.1262/jrd.2017-162
  • NAID: 130006699698
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of fertile mouse oocytes from mitotic germ cells in vitro. (2017)
  • 著者名/発表者名: Morohaku K, Hirao Y, and Obata Y.
  • 雑誌名: Nat Protoc 巻: 12 号: 9 ページ: 1817-1829
  • DOI: 10.1038/nprot.2017.069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of mouse oogenesis in a dish from pluripotent stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Katsuhiko、Hikabe Orie、Obata Yayoi、Hirao Yuji
  • 雑誌名: Nature Protocols 巻: 12 号: 9 ページ: 1733-1744
  • DOI: 10.1038/nprot.2017.070
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differentiation of Mouse Primordial Germ Cells into Functional Oocytes In Vitro (2017)
  • 著者名/発表者名: Morohaku K, Hirao Y, Obata Y.
  • 雑誌名: Ann Biomed Eng 巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1608-1619
  • DOI: 10.1007/s10439-017-1815-7
  • NAID: 120006727811
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikabe O, Hamazaki N, Nagamatsu G, Obata Y, Hirao Y, Hamada N, Shimamoto S, Imamura T, Nakashima K, Saitou M, Hayashi K
  • 雑誌名: Nature 巻: 539 号: 7628 ページ: 299-303
  • DOI: 10.1038/nature20104
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete in vitro generation of fertile oocytes from mouse primordial germ cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Morohaku K, Tanimoto R, Sasaki K, Kawahara-Miki R, Kono T, Hayashi K, Hirao Y, Obata Y.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 113 号: 32 ページ: 9021-9026
  • DOI: 10.1073/pnas.1603817113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Developmental competence of oocytes grown <i>in vitro</i>: Has it peaked already? (2016)
  • 著者名/発表者名: Morohaku K, Hirao Y, Obata Y.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 62 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1262/jrd.2015-148
  • NAID: 130005126322
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Forced expression of DNA methyltransferases during oocyte growth accelerates the establishment of methylation imprints but not functional genomic imprinting (2014)
  • 著者名/発表者名: Hara S, Takano T, Fujikawa T, Yamada M, Wakai T, Kono T, Obata Y
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 23(10) 号: 14 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu100
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of a Conditional Transgenic System Using the 2A Peptide in the Female Mouse Germline (2014)
  • 著者名/発表者名: Hara S, Takano T, Ogata M, Yamakami R, Sato Y, Kono T, Obata Y.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 60 号: 3 ページ: 250-255
  • DOI: 10.1262/jrd.2013-143
  • NAID: 130003390833
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epigenetic Modification in Mouse Oocytes (2014)
  • 著者名/発表者名: Obata Y
  • 雑誌名: 日本哺乳動物卵子学会誌 巻: 31 号: 3 ページ: 62-69
  • DOI: 10.1274/jmor.31.62
  • NAID: 130004704228
  • ISSN: 1341-7738, 1347-5878
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long exposure to mature ooplasm can alter DNA methylation at imprinted loci in non-growing oocytes but not in prospermatogonia (2014)
  • 著者名/発表者名: Obata Y, Wakai T, Hara S, Kono T.
  • 雑誌名: Reproduction 巻: 147 号: 1 ページ: H1-H6
  • DOI: 10.1530/rep-13-0359
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Production of Fertile Offspring from Oocytes Grown In Vitro by Nuclear Transfer in Cattle. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirao Y, Naruse K, Kaneda M, Somfai T, Iga K, Shimizu M, Akagi S, Cao F, Kono T, Nagai T, Takenouchi N.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 89 号: 3 ページ: 47-67
  • DOI: 10.1095/biolreprod.113.109439
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] CRISPR/Cas9システムによる新規KRAB-ZFP遺伝子機能欠損マウスの作製とその表現型解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 府川夏実、佐々木恵亮、尾畑やよい
  • 学会等名: 第13回日本生殖発生医学会
• [学会発表] in vitro卵形成から学ぶ卵胞形成のメカニズム (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 第13回日本生殖発生医学会
  • 招待講演
• [学会発表] Parental origin-derived primary memories are erased in Zfp57-deficient embryonic stem cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Nakajima A, Morohaku K, Hara S, Asanuma Y, Sotomaru Y, Kono T, and Obata Y.
  • 学会等名: 4th World Congress of Reproductive Biology
  • 国際学会
• [学会発表] A novel culture system to recapitulate mouse oogenesis from fetal gonads of 12.5 day post- coitum:toward a large scale production of mature oocytes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Aritomi T, Obata Y, and Hirao Y.
  • 学会等名: 4th World Congress of Reproductive Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Control of oocyte cyst breakdown and granulosa cell differentiation via inhibition of the estrogen pathway is required for normal follicle assembly. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto R, Morohaku K, Kono T, Hirao Y and Obata Y.
  • 学会等名: 4th World Congress of Reproductive Biology
  • 国際学会
• [学会発表] 卵子形成を再現するin vitro系の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 第29回高遠シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Maturing Embryonic Ovarian PGCs into Functional Oocytes in Culture. (2017)
  • 著者名/発表者名: Obata Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2017, Germinal Stem Cell Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マウス始原生殖細胞から卵子を産生する新規in vitro系の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい、平尾雄二
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] Dlk1-Dio3ドメインBAC TGマウスの致死性に対するmiRNAの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 隈本宗一郎、雉岡めぐみ、高橋望、外丸祐介、小川英彦、尾畑やよい、河野友宏
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Complete in vitro generation of fertile oocytes from mouse primordial germ cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Hirao, Yayoi Obata
  • 学会等名: 2016 ART World Congress
  • 発表場所: New York（USA）
  • 年月日: 2016-10-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dlk1-Dio3ドメインBAC TGマウスにおける網羅的miRNA発現解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 隈本宗一郎、雉岡めぐみ、高橋望、外丸祐介、小川英彦、尾畑やよい、河野友宏
  • 学会等名: 第109回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 麻布大学（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] マウス胎仔卵巣のガラス化保存と体外培養による始原生殖細胞の高度利用技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 諸白家奈子、谷本連、佐々木恵亮、林克彦、平尾雄二、尾畑やよい
  • 学会等名: 第109回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 麻布大学（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] マウス始原生殖細胞を成熟卵子へと誘導する新規培養系の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 有冨大輝、武田久美子、尾畑やよい、平尾雄二
  • 学会等名: 第109回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 麻布大学（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] ステロイドホルモン受容体の制御がin vitroにおけるマウス卵胞形成に果たす役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷本連、諸白家奈子、河野友宏、平尾雄二、尾畑やよい
  • 学会等名: 第109回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 麻布大学（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] Abnormal Follicle Assembly In Vitro Correlates with Ectopic Expression of Amh in Mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto R, Morohaku K, Sasaki K, Kawahara-Miki R, Kono T, Hayashi K, Hirao Y, Obata Y.
  • 学会等名: 49th Annual Meeting of Society for the study of Reproduction
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] in vitroにおいて産生されたマウス卵の発生能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい、平尾雄二
  • 学会等名: 第108回日本繁殖生物学会 シンポジウム
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2015-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] in vitroで分化したマウス胎仔卵巣における網羅的遺伝子発現解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷本連、諸白家奈子、河野友宏、平尾雄二、尾畑やよい
  • 学会等名: 第108回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 胚発生過程においてDNAメチル化酵素がアクセス可能な遺伝子座のスクリーニング (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木恵亮、原聡史、山上怜奈、竹内秀斗、長谷川 沙紀、小肩実央、河野友宏、尾畑やよい
  • 学会等名: 第108回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] in vitroにおける機能的卵母細胞の作出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい、平尾雄二
  • 学会等名: 第36回日本炎症・再生医学会シンポジウム
  • 発表場所: 虎の門ヒルズフォーラム
  • 年月日: 2015-07-21
  • 招待講演
• [学会発表] In vitro growth of primordial follicles derived from neonatal mouse ovaries (2015)
  • 著者名/発表者名: Morohaku K, Kono T, Hirao Y, Obata Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2015, Fertilization & Activation of Development
  • 発表場所: Holderness, NH, USA
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Ectopic expression of DNMT3A2 and DNMT3L during embryogenesis leads to abnormal methylations at certain gene promoters but not at the imprinted loci (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasaki K, Hara S, Yamakami R, Takeuchi S, Hasegawa S, Ogata M, Kono T, Obata Y.
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2015, Fertilization & Activation of Development
  • 発表場所: Holderness, NH, USA
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] in vitroにおける卵母細胞の成長・成熟 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 日本生殖医学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2015-04-27
  • 招待講演
• [学会発表] DNAメチル化による卵子特異的インプリントの確立機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 第59回 日本生殖医学会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] 新生仔マウス由来卵胞から体外培養で得られた卵の発生能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 諸白家奈子、平尾雄二、 河野友宏、 尾畑やよい
  • 学会等名: 第107回 日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 帯広畜産大学
  • 年月日: 2014-08-20 – 2014-08-24
• [学会発表] DNAメチル基転移酵素過剰発現により卵母細胞で早期に誘導されたメチル化インプリントの機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい、原 聡史、河野友宏
  • 学会等名: 第55回 日本卵子学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2014-05-17 – 2014-05-18
• [学会発表] マウス卵母細胞におけるゲノム刷込みの分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 聡史、河野友宏、尾畑やよい
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [学会発表] マウス卵母細胞におけるゲノム刷込みの分子機構（優秀発表賞受賞） (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 聡史、川原玲香、尾畑やよい、河野友宏
  • 学会等名: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学農学部府中キャンパス
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-14
• [学会発表] FGF2とPOU1F1の一塩基多型が雄牛の交配成績に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺伸也、武田久美子、赤木悟史、原口清輝、平尾雄二、内山京子、絹川将史、 金田正弘、小林栄治
  • 学会等名: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学農学部府中キャンパス
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-14
• [学会発表] 分娩後の空胎期間延長に伴うオキシトシン感受性変化の一例 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊賀浩輔、福重直輝、志水 学、竹之内直樹、平尾雄二
  • 学会等名: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 東京農工大学農学部府中キャンパス
  • 年月日: 2013-09-11 – 2013-09-14
• [学会発表] 卵子形成過程におけるエピジェネティクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい
  • 学会等名: 第31回 日本受精着床学会 シンポジウム
  • 発表場所: 別府国際コンベンションセンター
  • 年月日: 2013-08-08 – 2013-08-09
  • 招待講演
• [図書] "Synchronization of In Vitro Maturation in Porcine Oocytes" in Methods Mol Biol vol 1524 (2017)
  • 著者名/発表者名: Somfai T, Hirao Y.
  • 総ページ数: 349
  • 出版者: Springer
• [図書] 哺乳動物の発生工学（「発生学とエピジェネティクス」） (2014)
  • 著者名/発表者名: 編著 4名 著 尾畑やよい 他12名
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 哺乳動物の発生工学（「卵子のIVGMFC」） (2014)
  • 著者名/発表者名: 編著 4名 著 宮野隆・平尾雄二 他11名
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] 繁殖生物学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾畑やよい 他18名
  • 総ページ数: 313
  • 出版者: 株式会社 インダーズー
• [備考] 東京農業大学バイオサイエンス学科動物発生工学研究室
  • URL: http://www.nodai.ac.jp/bios/bio/laboratory/05_ade/index.html
• [産業財産権] 始原生殖細胞を機能的に成熟した卵母細胞へと分化させる培養方法 (2016)
  • 発明者名: 尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
  • 権利者名: 東京農業大学、農業・食品産業技術総合研究機構、九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-09-16
• [産業財産権] 始原生殖細胞を機能的に成熟した卵母細胞へと分化させる培養方法 (2015)
  • 発明者名: 尾畑やよい、平尾雄二、林克彦
  • 権利者名: 東京農業大学、農業・食品産業技術研究総合研究機構、九州大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-09-17