オートファジー制御による高品質なウシ体外胚生産系の開発

• 研究課題/領域番号: 17K15361
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 動物生産科学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 山中 賢一 佐賀大学, 農学部, 准教授 (40572920)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 体外受精 / 胚発生 / オートファジー / ウシ / 小胞体ストレス / リソソーム / 畜産学

研究成果の概要

ウシ卵母細胞および胚で起こるオートファジーに着目し、初期胚発生過程におけるオートファジー動態と発生能との関係を明らかにすることでウシ体外生産胚の発生能向上を目的とした。オートファジー活性動態を観察した結果、初期分割期でその活性が高まることが示された。また、マウスとは異なる動態であることも示され、種間で異なることが示唆された。次に、時期特異的にオートファジーを阻害または誘導する実験を行い、発生初期の胚でのオートファジーを誘導した場合、発生率が向上する一方で、阻害した場合、発生率が低下することが示された。以上の結果から、オートファジー制御により体外生産胚の発生能が向上することが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

胚発生過程といった特殊な時期におけるオートファジー機構には不明な点が数多く残されており、本研究の成果は学術的意義が高いといえる。また、近年の人工授精による受胎率の低下により、体外生産胚の胚移植の実施件数が世界的に急増しており、それに伴う体外生産胚の高品質化に対する畜産業界からの期待は非常に高い。すなわち、オートファジー動態の詳細を明らかにし、それらの制御を通じて体外生産胚の高品質化を示した本研究の成果は、胚移植による子牛生産の基盤技術として期待されている体外胚生産系の高度化に重要な知見であり、学術的のみならず、実社会での課題解決に貢献できるという点で社会的意義が高いといえる。

研究成果

• [雑誌論文] Endoplasmic reticulum stress attenuation promotes bovine oocyte maturation in vitro (2020)
  • 著者名/発表者名: Khatun Hafiza、Wada Yasuhiko、Konno Toshihiro、Tatemoto Hideki、Yamanaka Ken-ichi
  • 雑誌名: Reproduction 巻: 159 号: 4 ページ: 361-370
  • DOI: 10.1530/rep-19-0492
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of endoplasmic reticulum stress on developmental competency and cryo-tolerance in bovine embryos (2020)
  • 著者名/発表者名: Khatun H, Ihara Y, Takakura K, Egashira J, Wada Y, Konno K, Tatemoto H, Yamanaka K
  • 雑誌名: Theriogenology 巻: 142 ページ: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.theriogenology.2019.09.042
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Bovine sperm selection procedure prior to cryopreservation for improvement of post-thawed semen quality and fertility (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagata MariaPortia B.、Egashira Junki、Katafuchi Naoto、Endo Kenji、Ogata Kazuko、Yamanaka Kenichi、Yamanouchi Tadayuki、Matsuda Hideo、Hashiyada Yutaka、Yamashita Kenichi
  • 雑誌名: Journal of Animal Science and Biotechnology 巻: 10 号: 1 ページ: 91-91
  • DOI: 10.1186/s40104-019-0395-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient <i>in vitro</i> embryo production using <i>in vivo</i>-matured oocytes from superstimulated Japanese Black cows (2019)
  • 著者名/発表者名: Junki Egashira, Yusuke Ihara, Hafiza Khatun, Yasuhiko Wada, Toshihiro Konno, Hideki Tatemoto, Ken-ichi Yamanak
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 65 号: 2 ページ: 183-190
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-155
  • NAID: 130007630934
  • 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] 暑熱ストレスが経膣採卵により採取されたウシ卵丘－卵母細胞複合体の品質に及ぼす影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 江頭潤将, 建本秀樹, 和田康彦, 山中賢一
  • 雑誌名: 日本暖地畜産学会報 巻: 61 号: 2 ページ: 111-119
  • DOI: 10.11461/jwaras.61.111
  • NAID: 40021697288
  • ISSN: 2185-081X, 2185-1670
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Normal DNA methylation status in sperm from a somatic cell cloned bull and their fertilized embryos (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka K, Yamashita K, Khatun H, Wada Y, Tatemoto H, Sakatani M, Takenouchi N, Takahashi M, Watanabe S
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 89 号: 10 ページ: 1406-1414
  • DOI: 10.1111/asj.13086
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sericin enhances the developmental competence of heat-stressed bovine embryos (2018)
  • 著者名/発表者名: Khatun H, Egashira J, Sakatani M, Takenouchi N, Tatemoto H, Wada Y, Yamanaka K
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development 巻: 85 号: 8-9 ページ: 696-708
  • DOI: 10.1002/mrd.23038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simple separation of good quality bovine oocytes by using a microfluidic device (2018)
  • 著者名/発表者名: Wataru Iwasaki, Kenichi Yamanaka, Daisuke Sugiyama, Yuki Teshima, Maria Portia Briones-Nagata, Masatoshi Maeki, Kenichi Yamashita, Masashi Takahashi, Masaya Miyazaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 14273-14273
  • DOI: 10.1038/s41598-018-32687-6
  • NAID: 120006531994
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heat-shock-induced cathepsin B activity during IVF and culture compromises the developmental competence of bovine embryos (2018)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Yamanaka, Hafiza Khatun, Junki Egashira, AhmedZ Balboula, Hideki Tatemoto, Miki Sakatani, Naoki Takenouchi, Yasuhiko Wada, Masashi Takahashi
  • 雑誌名: Theriogenology 巻: 114 ページ: 293-300
  • DOI: 10.1016/j.theriogenology.2018.04.005
  • NAID: 120006650532
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Live births from artificial insemination of microfluidic-sorted bovine spermatozoa characterized by trajectories correlated with fertility (2018)
  • 著者名/発表者名: Maria Portia B. Nagata, Kenji Endo, Kazuko Ogata, Kenichi Yamanaka, Junki Egashira, Naoto Katafuchi, Tadayuki Yamanouchi, Hideo Matsuda, Yuki Goto, Miki Sakatani, Takuo Hojo, Hirofumi Nishizono, Kenji Yotsushima, Naoki Takenouchi, Yutaka Hashiyada, Kenichi Yamashita
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 115 号: 14 ページ: 3087-3096
  • DOI: 10.1073/pnas.1717974115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 沖縄在来ブタアグーの精液輸送時ならびに精子凍結時におけるトコフェロールと アスコルビン酸の同時処理による凍結融解精子性状の改善効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 建本 秀樹、舩曳 美和、佐渡山 祐希、上原 みなみ、金野 俊洋、山中 賢一
  • 雑誌名: 日本暖地畜産学会報 巻: 60 号: 2 ページ: 111-120
  • DOI: 10.11461/jwaras.60.111
  • NAID: 130006301348
  • ISSN: 2185-081X, 2185-1670
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Different thermotolerance in in-vitro-produced embryos derived from different maternal and paternal genetic backgrounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Miki Sakatani, Kenichi Yamanaka, Ahmed Zaky Balboula, Masashi Takahishi
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 88 号: 12 ページ: 1934-1942
  • DOI: 10.1111/asj.12875
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Epigenetic analysis of bovine parthenogenetic embryonic fibroblasts (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Kaneda, Masashi Takahishi, Ken-ichi Yamanaka, Koji Saito, Masanori Taniguchi, Satoshi Akagi, Shinya Watanabe, Takashi Nagai
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 63 号: 4 ページ: 365-375
  • DOI: 10.1262/jrd.2017-040
  • NAID: 130005982812
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり
• [学会発表] Inhibition of endoplasmic reticulum stress during in vitro maturation improves the developmental competence of bovine COCs (2020)
  • 著者名/発表者名: Hafiza Khatun, Yusuke Ihara, Kota Takakura, Yasuhiko Wada, Ken-ichi Yamanaka
  • 学会等名: International Embryo Technology Society
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient in vitro embryo production system using in vivo-matured oocytes from superstimulated Japanese black cow (2019)
  • 著者名/発表者名: Junki Egashira, Hideki Tatemoto, Yasuhiko Wada, Ken-ichi Yamanaka
  • 学会等名: International Embryo Technology Society
  • 国際学会
• [学会発表] ウシ初期胚発生過程におけるオートファジー制御が発生能に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 酒井護、山中賢一、江頭潤将
  • 学会等名: 日本畜産学会
• [学会発表] 体内成熟卵母細胞を用いた体外受精胚の発生動態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 江頭潤将、曽我康吏、和田康彦、山中賢一
  • 学会等名: 日本畜産学会
• [学会発表] Inhibition of Endoplasmic Reticulum Stress Improves Developmental Competency and Cryotolerance of Bovine Blastocysts Produced In Vitro (2018)
  • 著者名/発表者名: Khatun Hafiza, Yasuhiko Wada, Kenichi Yamanaka
  • 学会等名: the Asian-Australasian Association of Animal Production Societies (AAAP
  • 国際学会
• [学会発表] 黒毛和種におけるOPU由来体内成熟卵子を用いた効率的な体外胚生産系の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江頭潤将、曽我康吏、山口博之、和田康彦、山中賢一
  • 学会等名: 日本暖地畜産学会