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脊椎動物モデルに共通する受精の分子メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0155
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分42:獣医学、畜産学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

藤原 祥高  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 部長 (70578848)

研究分担者 伊川 正人  大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (20304066)
江森 千紘  大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (10868136)
櫻井 伸行  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 特別研究員 (10808281)
吉田 恵一  地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所), その他部局等, 次世代がん医療開発センター 副センター長 (90365437)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2023年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード受精 / 精子膜タンパク質 / 透明帯通過 / 受精膜融合 / 進化 / 種特異性
研究開始時の研究の概要

本研究では、受精膜融合と異種間受精を制御する精子膜タンパク質の探索と機能解析を目的に、実験動物の小型魚類とマウスを用いて取り組む。国際共同研究先のウィーンバイオセンターへ出向き、研究代表者らと共同研究者が小型魚類を用いた解析を行う。研究代表者らはその成果をマウス解析へと還元することで、魚類から哺乳類までの脊椎動物間で広く保存される受精の分子メカニズムの解明に挑む。

研究成果の概要

本研究では、受精の中でも精子の卵子透明帯通過と卵子細胞膜融合に関与するSPACA4/BouncerとDCST1-2などの精子膜タンパク質に着目して機能解析を行った。解析対象の遺伝子は脊椎動物間で広く保存されていることから、研究代表者ら日本チームが哺乳類を、国際共同研究先が魚類を実験モデル動物として協働で研究を実施した。国際共同研究を通して、生殖細胞に発現する精子膜タンパク質(GPIアンカータンパク質など)が果たす受精機構の一端を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本国際共同研究により、脊椎動物間で保存される遺伝子の機能解析を通して、脈々と受け継がれてきた生物の「進化」と「生殖」に着目し、生命誕生の一端を明らかにした。特に、精子の卵子透明帯通過と卵子細胞膜融合に必須な遺伝子SPACA4, DCST1-2を発見した。本研究成果より生まれる実用面は、ヒトを含む脊椎動物種で広く利用できる精子受精能力の(遺伝子やタンパク質を対象とした)検査・診断マーカーや機能阻害による可逆的避妊薬の可能性を秘めている。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 10件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 備考 (7件)

  • [国際共同研究] ウィーンバイオセンター(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ベイラー医科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] オウル大学(フィンランド)

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      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ウィーンバイオセンター(オーストリア)

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      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベイラー医科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] オウル大学(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ウィーンバイオセンター(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベイラー医科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ウィーンバイオセンター(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ベイラー医科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Tex46 knockout male mice are sterile secondary to sperm head malformations and failure to penetrate through the zona pellucida2024

    • 著者名/発表者名
      Fujihara Y、Miyata H、Abbasi F、Larasati T、Nozawa K、Yu Z、Ikawa M、Matzuk MM.
    • 雑誌名

      PNAS Nexus

      巻: 3 号: 3 ページ: 108-108

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgae108

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Testis-enriched ferlin, FER1L5, is required for Ca <sup>2+</sup> -activated acrosome reaction and male fertility2023

    • 著者名/発表者名
      Morohoshi Akane、Miyata Haruhiko、Tokuhiro Keizo、Iida-Norita Rie、Noda Taichi、Fujihara Yoshitaka、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.ade7607

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sperm membrane proteins DCST1 and DCST2 are required for sperm-egg interaction in mice and fish2022

    • 著者名/発表者名
      Noda Taichi、Blaha Andreas、Fujihara Yoshitaka、Gert Krista R.、Emori Chihiro、Deneke Victoria E.、Oura Seiya、Panser Karin、Lu Yonggang、Berent Sara、Kodani Mayo、Cabrera-Quio Luis Enrique、Pauli Andrea、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03289-w

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TULP2 deletion mice exhibit abnormal outer dense fiber structure and male infertility2022

    • 著者名/発表者名
      Oyama Yuki、Miyata Haruhiko、Shimada Keisuke、Larasati Tamara、Fujihara Yoshitaka、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Reproductive Medicine and Biology

      巻: 21 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1002/rmb2.12467

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The testis-specific E3 ubiquitin ligase RNF133 is required for fecundity in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Nozawa K、Fujihara Y、Devlin DJ、Deras RE、Kent K、Larina IV、Umezu K、Yu Z、Sutton CM、Ye Q、Dean LK、Emori C、Ikawa M、Garcia TX、Matzuk MM.
    • 雑誌名

      BMC Biology

      巻: 20 号: 1 ページ: 161-161

    • DOI

      10.1186/s12915-022-01368-2

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Advancing ASMS with LC‐MS/MS for the discovery of novel PDCL2 ligands from DNA‐encoded chemical library selections2022

    • 著者名/発表者名
      Ye Q、Belabed H、Wang Y、Yu Z、Palaniappan M、Li JY、Kalovidouris SA、MacKenzie KR、Teng M、Young DW、Fujihara Y、Matzuk MM.
    • 雑誌名

      Andrology

      巻: - 号: 5 ページ: 808-815

    • DOI

      10.1111/andr.13309

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] PDCL2 is essential for sperm acrosome formation and male fertility in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Fujihara Y、Kobayashi K、Abbasi F、Endo T、Yu Z、Ikawa M、Matzuk MM.
    • 雑誌名

      Andrology

      巻: - 号: 5 ページ: 789-798

    • DOI

      10.1111/andr.13329

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CRISPR/Cas9‐mediated disruption of <i>lipocalins</i> , <i>Ly6g5b</i> , and <i>Ly6g5c</i> causes male subfertility in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Sakurai N、Fujihara Y、Kobayashi K、Ikawa M.
    • 雑誌名

      Andrology

      巻: - 号: 5 ページ: 981-990

    • DOI

      10.1111/andr.13350

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated genome editing reveals 12 testis-enriched genes dispensable for male fertility in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Oyama Yuki、Miyata Haruhiko、Shimada Keisuke、Fujihara Yoshitaka、Tokuhiro Keizo、Garcia ThomasX、Matzuk MartinM、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Asian Journal of Andrology

      巻: in press 号: 3 ページ: 0-0

    • DOI

      10.4103/aja.aja_63_21

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The conserved fertility factor SPACA4/Bouncer has divergent modes of action in vertebrate fertilization2021

    • 著者名/発表者名
      Fujihara Yoshitaka、Herberg Sarah、Blaha Andreas、Panser Karin、Kobayashi Kiyonori、Larasati Tamara、Novatchkova Maria、Theussl Hans-Christian、Olszanska Olga、Ikawa Masahito、Pauli Andrea
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 39

    • DOI

      10.1073/pnas.2108777118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ゲノム編集技術を応用した精子受精能力の制御メカニズムの解明2021

    • 著者名/発表者名
      藤原祥高
    • 雑誌名

      ゲノム編集技術を応用した製品開発とその実用化

      巻: 1 ページ: 489-495

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Large-scale discovery of male reproductive tract-specific genes through analysis of RNA-seq datasets2020

    • 著者名/発表者名
      Robertson MJ, Kent K, Tharp N, Nozawa K, Dean L, Mathew M, Grimm SL, Yu Z, Legare C, Fujihara Y, Ikawa M, Sullivan R, Coarfa C, Matzuk MM, Garcia TX.
    • 雑誌名

      BMC Biology

      巻: 18 号: 1 ページ: 103-103

    • DOI

      10.1186/s12915-020-00826-z

    • NAID

      120006957462

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tmprss12 is required for sperm motility and uterotubal junction migration in mice2020

    • 著者名/発表者名
      §Larasati T., §Noda T., Fujihara Y., Shimada K., Tobita T., Yu Z., Matzuk M.M., Ikawa M.
    • 雑誌名

      Biology of Reproduction

      巻: - 号: 2 ページ: 254-263

    • DOI

      10.1093/biolre/ioaa060

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated genome-edited mice reveal 10 testis-enriched genes are dispensable for male fecundity2020

    • 著者名/発表者名
      Park Soojin、Shimada Keisuke、Fujihara Yoshitaka、Xu Zoulan、Shimada Kentaro、Larasati Tamara、Pratiwi Putri、Matzuk Ryan M、Devlin Darius J、Yu Zhifeng、Garcia Thomas X、Matzuk Martin M、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Biology of Reproduction

      巻: 103 号: 2 ページ: 195-204

    • DOI

      10.1093/biolre/ioaa084

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 遺伝子改変技術を用いた疾患モデル動物開発法の進歩と循環器病研究への貢献2020

    • 著者名/発表者名
      藤原祥高
    • 雑誌名

      循環器病研究の進歩

      巻: 41 ページ: 67-74

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Screening male contraceptive targets using CRISPR/Cas9-mediated KO mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Fujihara
    • 学会等名
      2023 National Contraception Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanism of mammalian fertilization revealed by genome-edited mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Fujihara
    • 学会等名
      The Fibrobesity Visitor Program and Kontinkangas Campus Seminar Series 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanisms of mammalian spermatogenesis and fertilization revealed by genome-edited mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Fujihara
    • 学会等名
      The Fifth Annual David H. Yawn Commemorative Lecture
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PDCL2 is essential for sperm acrosome formation and male fertility in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Fujihara
    • 学会等名
      56th Annual Meeting of the Society for the Study of Reproduction (SSR)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PDCL2 is essential for sperm acrosome formation and male fertility in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Fujihara
    • 学会等名
      The 22nd European Testis Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PDCL2 is essential for sperm acrosome formation and male fertility in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Haga S, Kobayashi K, Abbasi F, Endo T, Yu Z, Ikawa M, Matzuk MM, and Fujihara Y.
    • 学会等名
      第70回日本実験動物学会総会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子改変マウスを用いた精子膜タンパク質FIMPの機能解析2020

    • 著者名/発表者名
      藤原祥高、Yonggang Lu、野田大地、大字亜沙美、Tamara Larasati、北加奈子、Zhifeng Yu、Ryan M. Matzuk、Martin M. Matzuk、伊川正人
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/Yoshitaka_Fujihara/?lang=japanese

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] 国立研究開発法人国立循環器病研究センター先端医療技術開発部HP

    • URL

      https://www.ncvc.go.jp/res/divisions/amt/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
  • [備考] INFRAFRONTIER News

    • URL

      https://www.infrafrontier.eu/news/successful-launch-of-fibrobesity-visitor-programme-with-the-visit-of-dr-yoshitaka-fujihara/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 大阪大学微生物病研究所遺伝子機能解析分野HP

    • URL

      https://egr.biken.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/Yoshitaka_Fujihara

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 国立研究開発法人国立循環器病研究センター分子生物学部HP

    • URL

      https://www.ncvc.go.jp/res/divisions/bioscience/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 国立研究開発法人国立循環器病研究センター分子生物学部HP

    • URL

      http://www.ncvc.go.jp/res/divisions/bioscience/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-10-29   更新日: 2025-01-30  

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