マウス胚着床において核-ミトコンドリア相互作用が果たす役割の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14587
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 川原 学 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70468700)
• 研究分担者: 小川 英彦 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (20339089)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: ミトコンドリア / 卵母細胞 / ヘテロプラスミー / ウシ / マウス

研究実績の概要

ミトコンドリアはあらゆる真核細胞に存在し、核DNAとは別の独自のDNAを持つ。そして、核DNAと比較して種間では極めて近似した構造をもつ。しかし、マウス胚にウシ由来の異種ミトコンドリアを混入させたウシ-マウスミトコンドリアヘテロプラスミー胚 (mtB-M胚) を胚移植しても、着床痕もみられず着床能は完全に欠落している。本研究では、mtB-M胚の栄養膜幹細胞 (TS細胞) 形成能を調べ、mtB-M胚の着床不全の原因を探った。
ICRマウス卵母細胞を体外受精に供し前核期胚にウシ前核期胚由来のミトコンドリア領域を細胞融合法によって移植し、mtB-M胚を作出した。免疫染色によりOCT4およびCDX2タンパク質局在を調べた。mtB-M胚は体外培養に供し、胚盤胞期におけるアポトーシスを起こした細胞をTUNEL法により検出した。また、分化関連遺伝子であるOct34およびCdx2、アポトーシス関連遺伝子であるBax、Bcl2、Caspase3、7および9の発現を定量PCRによって解析した。コントロール区としてIVF区およびマウス前核期胚に他個体由来のマウスミトコンドリアを導入したmtM-M区を設定した。さらに、mtB-M胚からTS細胞樹立を試みた。コントロール区にはIVF胚を用いた。
mtB-M胚では、OCT4およびCDX2タンパク質の局在は通常胚と同様であった。しかし、mtB-M胚では栄養外胚葉付近においてTUNEL陽性細胞が観察され、Bax、Caspase3,7および9の発現レベルが有意に増加していた。TS細胞の樹立試験では、mtB-M胚では細胞の樹立の指標である継代5回目までコロニーを維持することができなかった。以上より、mtB-M胚では栄養膜細胞の機能が維持できないことが判明し、これが着床不全の原因の一つと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Identification and expression analysis of cDNA encoding insulin like growth factor 2 in horse. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi K., Sasaki K., Akizawa H., Tsukahara H., Bai H., Takahashi M., Nambo Y., Hata H. and Kawahara M.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 ページ: 57-64
  • DOI: 10.1262/jrd.2017-124.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating the electrical impedance and mucus-related gene expression of uterine endometrial tissues in mares. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi K., Kozai K., Hojo T., Sakatani M., Okuda K., Bai H., Kawahara M., and Takahashi M.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 64 ページ: 193-197
  • DOI: 10.1262/jrd.2017-128.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reciprocal regulation of TEAD4 and CCN2 for the trophectoderm development of the bovine blastocyst. (2018)
  • 著者名/発表者名: Akizawa H., Kobayashi K., Bai H., Takahashi M., Kagawa S., Nagatomo H. and Kawahara M.
  • 雑誌名: Reproduction 巻: IN PRESS ページ: IN PRESS
  • DOI: 10.1530/REP-18-0043.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of sperm motility and viability by turmeric by-product dietary supplementation in roosters. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yan W., Kanno C., Oshima E., Kuzuma Y., Kim S.W., Bai H., Takahashi M., Yanagawa Y., Nagano M., Wakamatsu J.I., and Kawahara M.
  • 雑誌名: Animal Reproduction Science 巻: 185 ページ: 195-204
  • DOI: 10.1016/j.anireprosci.2017.08.021.
  • 査読あり
• [学会発表] ウシ-マウス間ミトコンドリアヘテロプラスミー胚の栄養膜細胞形成能. (2018)
  • 著者名/発表者名: 詫間光, 小松雅也, 唄花子, 高橋昌志, 小川英彦, 川原学.
  • 学会等名: 日本生殖発生医学会 (東京)
• [学会発表] Effects of downregulating connective tissue growth factor transcripts on preimplantation development of bovine embryos. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akizawa H., Sada A., Nagatomo H., Bai H., Takahashi M. and KawaharaM.
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Society for the Study of Reproduction, Washington D.C. (USA)
  • 国際学会
• [学会発表] Intracellur localizations of CDX2, TEAD4, and YAP proteins during preimplantation development in cattle. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohri N., Kagawa S., Bai H, Takahashi M. and Kawahara M.
  • 学会等名: 50th Annual Meeting of the Society for the Study of Reproduction, Washington D.C. (USA)
  • 国際学会
• [備考]
  • URL: http://lab.agr.hokudai.ac.jp/anim/breed/index.html