受精・着床の生体内蛍光イメージングと不妊・不育の病態解明

• 研究領域: 細胞機能と分子活性の多次元蛍光生体イメージング
• 研究課題/領域番号: 23113510
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 伊川 正人 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (20304066)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円); 2012年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2011年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: 遺伝子組換え / 受精 / 精子 / 卵子 / イメージング / 胎盤

研究実績の概要

【目的】本課題では、蛍光タンパク質により生体標識したトランスジェニック精子や卵子を用いて受精の瞬間を捉えると共に、申請者の開発した胎盤特異的な遺伝子操作により着床・妊娠をin vivoイメージングすることを目指した。さらにノックアウトマウスなどのモデル動物を組み合わせて解析を進めることで、不妊・不育の病態解明と治療法開発を目指した。

【受精のイメージング】緑色蛍光タンパク質で精子頭部の先体を、赤色蛍光タンパク質で精子ミトコンドリアを生体標識したトランスジェニックマウスを用いて、多くの遺伝子破壊マウス精子の様子を観察した。その結果、精子膜タンパク質であるPMIS2を欠損するマウスの精子では、ADAM3分子が同時に消失すること、さらにそのマウス精子は子宮から卵管に移行できないために雄性不妊となることを報告した。
さらに、ニポウディスク式の共焦点レーザー顕微鏡と、超高感度EM-CCDカメラを組み合わせて、蛍光タンパク質で標識したトランスジェニックマウス精子のIZUMOタンパク質が、精子が卵子と融合する際に精子先体内から細胞膜上へ出てくる様子の観察を重ね、受精後に精子の先体内膜が卵子に取り込まれる様子などをライブイメージングした。
また、精子が蛍光タンパク質で標識されるトランスジェニックマウスから樹立したES細胞を活用すれば、遺伝子破壊マウスを得るために作製したキメラマウスが雄性不妊であった場合に、精巣から蛍光精子を選び出して未受精卵に顕微授精することで、効率良く個体復元できることを報告した。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Expression of TEX101, regulated by ACE, is essential for the production of fertile mouse spermatozoa (2013)
  • 著者名/発表者名: FujiharaY, Tokuhiro K, Muro Y, Kondoh G, Araki Y, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: PNAS 巻: 110(20) 号: 20 ページ: 8111-6
  • DOI: 10.1073/pnas.1222166110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of mouse pups from germline transmission-failed knockout chimeras. (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujihara Y., et al.
  • 雑誌名: Transgenic Res 巻: 22 号: 1 ページ: 195-200
  • DOI: 10.1007/s11248-012-9635-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mice expressing aberrant sperm-specific protein PMIS2 produce normal-looking but fertilization-incompetent spermatozoa (2012)
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 巻: 23 号: 14 ページ: 2671-9
  • DOI: 10.1091/mbc.e11-12-1025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of the moment of mouse sperm-egg fusion and dynamic localization of IZUMO1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Satouh Y, Inoue N, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 125 ページ: 4985-4990
  • DOI: 10.1242/jcs.100867
  • NAID: 120006957400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetraspanin-interacting protein IGSF8 is dispensable for mouse fertility. (2012)
  • 著者名/発表者名: Inoue N., et al.
  • 雑誌名: Fertil Steril 巻: 98 号: 2 ページ: 465-470
  • DOI: 10.1016/j.fertnstert.2012.04.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] SPACA1-deficient male mice are infertile with abnormally shaped sperm heads reminiscent of globozoospermia (2012)
  • 著者名/発表者名: Fujihara Y, Satouh Y, Inoue N, Isotani A, Ikawa M, Okabe M
  • 雑誌名: Development 巻: 139 号: 19 ページ: 3583-9
  • DOI: 10.1242/dev.081778
  • NAID: 120006957401
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi R, Fujihara Y, Ikawa M, Okabe M.Tokuhiro K, Ikawa M, Benham AM, Okabe M
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 109 号: 10 ページ: 3850-5
  • DOI: 10.1073/pnas.1117963109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of inclusion bodies with cytoprotective properties formed by seipinopathy-linked mutant seipin (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito D, Yagi T, Ikawa M, Suzuki N
  • 雑誌名: Human Molecular Genetics 巻: 21 号: 3 ページ: 635-46
  • DOI: 10.1093/hmg/ddr497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acrosome-reacted mouse spermatozoa recovered from the perivitelline space can fertilize other eggs (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue N, Satouh Y, Ikawa M, Okabe M, Yanagimachi R
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 108 号: 50 ページ: 20008-20011
  • DOI: 10.1073/pnas.1116965108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic modification of sphingomyelin in lipid microdomains controls development of obesity, fatty liver, and type 2 diabetes (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsutake S., et al
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 号: 32 ページ: 28544-55
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.255646
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homologous recombination in rat germline stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Kanatsu-Shinohara M., et al
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 85 号: 1 ページ: 208-17
  • DOI: 10.1095/biolreprod.111.090837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of a thymus from rat ES cells in xenogeneic nude mouse<--> rat ES chimeras (2011)
  • 著者名/発表者名: Isotani A., et al
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 16 号: 4 ページ: 397-405
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2011.01495.x
  • 査読あり
• [学会発表] 遺伝子改変動物を用いた生殖メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊川 正人
  • 学会等名: 第1回実験動物科学シンポジウム（招待講演）
  • 発表場所: 京都大学 百周年時計台記念館
  • 年月日: 2013-02-01
  • 招待講演
• [学会発表] 小胞体シャペロンと精子受精能力 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊川 正人
  • 学会等名: 関西生殖発生毒性フォーラム（招待講演）
  • 発表場所: 大阪市立弁天町市民学習センター
  • 年月日: 2012-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] Placental Gene Manipulation and Its Application in the Study of Placental Biology and Diseases (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahito Ikawa
  • 学会等名: The 2nd SKLRB Symposia on Frontiers in Reproductive Biology（招待講演）
  • 発表場所: Beijing Xijiao Hotel 中国
  • 年月日: 2012-05-10
  • 招待講演
• [学会発表] Lentiviral transduetion & placenta-specific gene manipulation to study PE in a mouse model (2011)
  • 著者名/発表者名: Masahito Ikawa
  • 学会等名: World Congress on Reproductive Biology
  • 発表場所: Cairns, Australia(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-07
• [学会発表] Testis specific calreticulin homologue, calsperin, regulates spermfertility (2011)
  • 著者名/発表者名: Masahito Ikawa
  • 学会等名: 9th International Calreticulin Workshop
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] 胎盤の遺伝子操作とその応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊川正人
  • 学会等名: 第58回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: 船堀(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-25
• [備考] 大阪大学研究者総覧
  • URL: http://www.dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=jau=867
• [備考] 研究室ＨＰ
  • URL: http://www.egr.biken.osaka-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.egr.biken.osaka-u.ac.jp/