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2019 年度 実施状況報告書

哺乳類卵子・初期胚の常温長期保存に関する研究~遺伝資源保存への適用を目指して~

研究課題

研究課題/領域番号 18K05691
研究機関順天堂大学

研究代表者

多田 昇弘  順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 先任准教授 (50338315)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードマウス / 初期胚 / 真空乾燥 / 常温保存 / トレハロース / CRISPR/Cas9 / 電気穿孔法 / バイオリソース
研究実績の概要

遺伝子改変マウスのような貴重な遺伝資源を保存するための方法として凍結保存に代わり得るような真空乾燥・常温保存法をマウスの生殖機能細胞を用いて開発するために、本研究を実施した。
本研究では、乾燥保護物質としてトレハロースに着目し、トレハロースを含む保存液を用いて種々の条件下でマウス初期胚について真空乾燥処理を行い、室温保存後の生存性について確認した。まず、トレハロースが高分子であるため細胞内に取り込まれないので、取り込むことができるノックインマウスの作製を試みた。このマウスは、トレハロースのような糖が細胞膜を通過する際に関与している膜蛋白質トレハローストランスポーター1 (Tret1)を初期胚の細胞膜で発現することが期待される。ノックインマウスは、ゲノム編集(CRISPR/Cas9)により、ドナーベクター(CAG promoter-PvTret1-IRES2-AcGFP1; CTIG)をROSA26遺伝子座のセーフハーバー領域に対するsgRNA及びCas9蛋白質と共にマウス1-細胞期卵の細胞質内に顕微注入後、これらの1-細胞期卵をレシピエントマウスに移植することにより作製した。その後、PCRによる遺伝子解析を行ったところ5匹のマウスでCTIGがノックインされていることを認めたが、シークエンス解析を行ったところ、いずれのマウスも完全な形でCTIGがノックインされていないことがわかった。そこで、ROSA26遺伝子座のセーフハーバー領域の別のサイトにノックインできるようsgRNA及びCTIGを再構築した。
これらの再構築したsgRNA及びCTIGを用いてノックインマウス作製を試みたところ、4匹のマウスが得られた。現在、遺伝子解析を行っているところである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

トレハローストランスポーターを細胞膜で発現するノックアウトマウス作製において、マウス自体は作製できたが、ドナーベクターがインタクトな状態でノックインされていなかった。そこで、再度、sgRNA及びドナーベクターをデザインし、構築し直して、マウスを作製したため、予定より進捗が遅れてしまった。また、トレハロースを細胞内に取り込むための別の手段として電気的穿孔法(エレクトロポレーション: EP)によりマウス初期胚の細胞膜に小孔を開け、トレハロースを取り込むことを試みるための前段階として、ローダミンデキストラン(3kDa)を効率良くエレクトロポレーションで取り込める条件を決めることができた。通常、マウス初期胚にEPを実施する場合、Porting pulse及びTransfer pulseの2段階でパルスをかけることにより、初期胚の透明帯及び細胞膜に順次穿孔を開けて行くことが知られているが、本実験では、Transfer pulseのみで初期胚の細胞内にローダミンデキストランを取り込むことができた。この理由として、初期胚を得るために、体外受精を行ったが、その際に用いた体外受精用培養液中に含まれる還元型グルタチオンにより、透明帯の脆弱化が生じたたため、Porting pulseをかけることなく、Transfer pulseのみでローダミンデキストランを細胞質内に取り込むことができたものと推測された。しかし、マウス初期胚へのエレクトロポレーションでのトレハロースの取り込みを確認するまでには至らなかった。

今後の研究の推進方策

ROSA26遺伝子座のセーフハーバー領域にトレハローストランスポーター遺伝子をノックインしたマウス(ROSA26-CTIG-KIマウス)の遺伝子解析を行う。即ち、ROSA26遺伝子座のセーフハーバー領域からCTIGをまたぐようなプライマーセット及びCTIG内での複数のプライマーセットを設定し、PCRにより増幅されたPCR productsを得る。これらのproductsについてシークエンス解析を行い、ROSA26遺伝子座セーフハーバー領域の目的のサイトにドナーベクターがインタクトな形で挿入されていることを確認する。CTIGの挿入が確認されたノックインマウスについて、繁殖を行い、子孫を得た後、得られた子孫のマウス由来初期胚(1-細胞期卵、2-細胞期胚、8-細胞期胚、桑実期胚、胚盤胞)について種々の保存液(トレハロース、エピカテキン、アスコルビン酸を種々の濃度で含むPB1, M2, Tris-EGTAあるいはmCZB-hepes)を用いて真空乾燥・常温保存を試み、復水後の生存性をトリパンブルー染色により透明帯及び細胞膜の損傷を確認する。なお、保存胚の復水に蒸留水、PB1, M2, Tris-EGTA及びmCZB-hepesを用いることにより、その後の胚の生存性を確認する。また、生存が認められた初期胚について卵管移植あるいは子宮内移植を試み、正常な産仔への発生を確認する。
一方、各ステージのマウス初期胚(体外受精由来)について、前述した種々の保存液に初期胚を浸漬した後、エレクトロポレーションを行った後、真空乾燥・常温保存を行い、復水後の生存性及び移植後の正常産仔への発生を確認する。

次年度使用額が生じた理由

(理由)
物品費として、マイクロチューブ、チップ、カルチャーディッシュ、インジェクションピペット、ホールディングピペット、胚操作用ピペット、試薬(トレハロース、エピカテキン、アスコルビン酸、Tris-EDTA、ローダミンデキストラン、Cas9蛋白質)、培養液・緩衝液(CARD medium, Fertiup, Modified Whittin's medium, PB1, M2, mCZB-hepes)、sgRNA・ドナーベクターの合成・構築及び動物代(マウス)に支出したが、ノックインマウス作製に長時間を要したため、実験が予定通り遂行できなかった。
(使用計画)
物品費は、マウス飼育料、マイクロチューブ、チップ、カルチャーディッシュ、試薬(トレハロース、エピカテキン、アスコルビン酸、Tris-EDTA、ローダミンデキストラン、流動パラフィン、性腺刺激ホルモン、PCRキット等)、培養液・緩衝液(CARD medium, Fertiup, Modified Whittin's medium, PB1, M2, mCZB-hepes、エレクトロポレーション用緩衝液)、動物代(マウス)などの購入に充てる。また、得られた研究成果は、日本実験動物学会等に発表する予定であるが、その旅費に充てる。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Periostin deletion suppresses late-phase response in mouse experimental allergic conjunctivitis.2019

    • 著者名/発表者名
      Asada Y, Okano M, Ishida W, Iwamoto S, Fukuda K, Hirakata T, Tada N, Fukushima A, Ebihara N, Kudo A, Matsuda A.
    • 雑誌名

      Allergology International

      巻: 68 ページ: 233-239

    • DOI

      10.1016/j.alit.2018.09.007.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compromised vitality of spermatozoa after contact with colonic mucosa in mice: implications for fertility in colon vaginoplasty patients.2019

    • 著者名/発表者名
      Seitaro Kosaka, Masahiro Takeda, Takanori Ochi, Katsumi Miyahara, Eri Nakamura, Norihiro Tada, Geoffrey J. Lane, Atsuyuki Yamataka.
    • 雑誌名

      Pediatric Surgery International

      巻: 35 ページ: 71-75

    • DOI

      10.1007/s00383-018-4377-3.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Induced Pluripotent Stem Cells Reprogrammed with Three Inhibitors Show Accelerated Differentiation Potentials with High Levels of 2-Cell Stage Marker Expression.2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Nishihara, Takahiro Shiga, Eri Nakamura, Tomohiko Akiyama, Takashi Sasaki, Sadafumi Suzuki, Minoru S.H. Ko, Norihiro Tada, Hideyuki Okano, and Wado Akamatsu.
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 12 ページ: 305-318

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2018.12.018.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hlf marks the developmental pathway for hematopoietic stem cells but not for erythro-myeloid progenitors.,2019

    • 著者名/発表者名
      Tomomasa Yokomizo, Naoki Watanabe, Terumasa Umemoto, Junichi Matsuo, Ryota Harai, Yoshihiko Kihara, Eri Nakamura, Norihiro Tada, Tomohiko Sato, Tomoiku Takaku, Akihiko Shimono, Hitoshi Takizawa, Naomi Nakagata, Seiichi Mori, Mineo Kurokawa, Daniel Tenen, Motomi Osato, Toshio Suda, and Norio Komatsu.
    • 雑誌名

      J Exp Med

      巻: 216 ページ: 1599-1614

    • DOI

      10.1084/jem.20181399.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] KIF11 as a potential marker of spermatogenesis within mouse seminiferous tubule cross-sections.2019

    • 著者名/発表者名
      Miki Yokoyama H. Kurihara, Shizuko Ichinose, Shozo Ichinose, Masaru Kurosawa, Norihiro Tada, Chihiro Iwahara, Hironori Matsuda, Kazue Terasawa, Katarzyna Podyma-Inoue, Koichi Furukawa, and Kazuhisa Iwabuchi.
    • 雑誌名

      J Histochem Cytochem

      巻: 67 ページ: 813-824

    • DOI

      10.1369/0022155419871027.

    • 査読あり
  • [学会発表] 加齢マウスにみられる運動機能とドーパミン神経細胞の変性について2019

    • 著者名/発表者名
      野田幸子、佐藤栄人、多田昇弘、福田隆浩、服部信孝
    • 学会等名
      第66回日本実験動物学会総会
  • [学会発表] ゲノム編集技術を用いた水頭症モデルマウスの作製2019

    • 著者名/発表者名
      中村衣里、荻野郁子、川村海渡、中島円、宮原克、多田昇弘、宮嶋雅一
    • 学会等名
      第66回日本実験動物学会総会
  • [学会発表] 新動物実験施設への移転に向けた取り組み2019

    • 著者名/発表者名
      山口裕之、多田昇弘
    • 学会等名
      第53回日本実験動物技術者協会総会
  • [産業財産権] パーキン病モデル非ヒト動物2019

    • 発明者名
      佐藤栄人、野田幸子、多田昇弘、服部信孝
    • 権利者名
      佐藤栄人、野田幸子、多田昇弘、服部信孝
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-154898

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公開日: 2021-01-27  

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