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2018 年度 実績報告書

ミトコンドリアからのアプローチでわかる、母体の老化が卵子に記憶されるメカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 16K07996
研究機関東京農業大学

研究代表者

岩田 尚孝  東京農業大学, 農学部, 教授 (50385499)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードミトコンドリア / 細胞外DNA / ゲノム変異 / 肥満 / 加齢 / 凍結
研究実績の概要

卵子のミトコンドリアの変異や機能低下がその後維持されるのか、改善されるのかについて検討を行った。ミトコンドリアタンパクのアセチル化が培養液中の脂質含量に影響される知見を得たため体外の卵子形成中にも同様の異常が起きているのかを検討し、同様の異常が起こることが分かった。ミトコンドリアに変異を起こさせるためミトコンドリアへの移行シグナルをつけたCas9の導入を試みたがブタやウシ卵子や細胞に対する十分な導入量が得られずゲノムの変異を誘起することが得来なかった。そこで不良ミトコンドリアのモデルとして卵子や胚盤胞の凍結を行いミトコンドリアのゲノムの細断や機能低下を確認した。その後胚や卵子を培養すると凍結区ではミトコンドリアのゲノムが培地中に細胞外DNAとして放出されることを確認した。一方で機能が低下したミトコンドリアの影響は胚発育後も引き継がれることが示唆された。そこで、SIRT1の活性化が胚の能力を改善するかどうかを、ミトコンドリのゲノムコピー数、ミトコンドリアの機能そしてミトコンドリア由来の細胞外DNA量を指標に検討した。SIRT1の活性化はウシやブタの初期胚や胚盤胞期胚の発生率やその後の受胎率を改善する一方で胚中のミトコンドリアコピー数を減少させ、さらに培地中の細胞外DNAの量を増加させることが分かった。このことはミトコンドリアに残る負のメモリーの一部は培養条件によって除去され胚の質の改善が可能であることを示している。
さらにミトコンドリアのゲノムに変異を惹起させるため、加齢個体から採取した顆粒層細胞を初期胞状卵胞由来の卵子形成に用いたところ、加齢個体の顆粒層細胞に包まれた卵子ではミトコンドリア数が減少し、次世代シーケンサーにて明らかにしたゲノム変異の頻度が上昇することが分かりゲノムの変異をひきおこす要因に顆粒層細胞の老化があることが明らかになった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Cell-free DNA in medium is associated with the maturation ability of in vitro cultured oocytes.2019

    • 著者名/発表者名
      Munakata Y, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata
    • 雑誌名

      Journal of Reproduction and Development

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1262/jrd.2018-123.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Addition of granulosa cells collected from differential follicle stages supports development of oocytes derived from porcine early antral follicles.2018

    • 著者名/発表者名
      Ishiguro A, Munakata Y, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata H.
    • 雑誌名

      Reprod Med Biol.

      巻: 18 ページ: 65-71

    • DOI

      doi: 10.1002/rmb2.12248. eCollection 2019 Jan.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resveratrol enhances the clearance of mitochondrial damage by vitrification and improves the development of vitrified-warmed bovine embryos.2018

    • 著者名/発表者名
      Hara T, Kin A, Aoki S, Nakamura S, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata H.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 13 ページ: e0204571

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0204571. eCollection 2018.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Follicular factors determining granulosa cell number and developmental competence of porcine oocytes.2018

    • 著者名/発表者名
      Munakata Y, Ueda M, Kawahara-Miki R, Kansaku K, Itami N, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata H.
    • 雑誌名

      J Assist Reprod Genet.

      巻: 35 ページ: 1809-1819

    • DOI

      10.1007/s10815-018-1247-9. Epub 2018 Jul 12.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short-term heat stress induces mitochondrial degradation and biogenesis and enhances mitochondrial qualiy in porcine oocytes.2018

    • 著者名/発表者名
      Itami N, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata H.
    • 雑誌名

      . J Therm Biol.

      巻: 74 ページ: 256-263

    • DOI

      10.1016/j.jtherbio.2018.04.010.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Palmitic acid induces ceramide accumulation, mitochondrial protein hyperacetylation, and mitochondrial dysfunction in porcine oocytes.2018

    • 著者名/発表者名
      Itami N, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata H.
    • 雑誌名

      Biology of Reproduction

      巻: 98 ページ: 644-653

    • DOI

      10.1093/biolre/ioy023.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial dysfunction in cumulus-oocyte complexes increases cell-free mitochondrial DNA2018

    • 著者名/発表者名
      KANSAKU Kazuki、MUNAKATA Yasuhisa、ITAMI Nobuhiko、SHIRASUNA Koumei、KUWAYAMA Takehito、IWATA Hisataka
    • 雑誌名

      Journal of Reproduction and Development

      巻: 64 ページ: 261~266

    • DOI

      10.1262/jrd.2018-012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-esterified fatty acid-associated ability of follicular fluid to support porcine oocyte maturation and development.2018

    • 著者名/発表者名
      Ogawa K, Itami N, Ueda M, Kansaku K, Shirasuna K, Kuwayama T, Iwata H
    • 雑誌名

      Reproductive Medicine and Biology.

      巻: 17 ページ: 155-163

    • DOI

      10.1002/rmb2.12084. eCollection 2018 Apr.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 卵子発育を支えるマイクロRNA2019

    • 著者名/発表者名
      岩田 尚孝
    • 学会等名
      第19回日本生殖工学会
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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