卵母細胞の発生過程における品質管理機構の解析

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K06261
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 永松 剛 九州大学, 医学研究院, 准教授 (70453545)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 卵母細胞

研究実績の概要

これまでに構築したライブイメージングを用いて、卵母細胞のシストの解析を行った。そして、卵母細胞のシストブレイクダウンはある一定のタイミングで一斉に起きるのではなく、徐々に進行していることを明らかとし、この際に失われていく細胞は大きく移動していることを見出している。このことは失われていく細胞はまずシストから離脱している可能性を示唆するものであると考えている。また、ミトコンドリアに着目し同一アレルからランダムに異なる波長の蛍光タンパクを発現させるコンストラクト（TREloxMtGR）をROSA26 locusに導入したES細胞を作製した。この細胞を用いて多能性幹細胞を用いた体外卵子産生系を行い、ミトコンドリア動態のイメージング解析から、シスト間でミトコンドリアが移動していることを示唆する結果を得ている。
さらに、卵母細胞の品質管理において排卵サイクルの起点となる原始卵胞の制御機構が重要ではないかと考えた。生体内の原始卵胞の解析から、原始卵胞は卵巣皮質に存在し、その周囲は豊富な細胞外基質で囲まれていることを見出した。そして、酵素処理による細胞外基質を消化することで、原始卵胞の活性化が促進されることを明らかとした。細胞外基質により卵母細胞が加圧状態にあるのではないかという仮説の元に、この酵素処理を人為的加圧下で行ったところ、原始卵胞の活性化の促進がキャンセルされることを見出した。このことから圧力状態が原始卵胞の制御に関わると考えている。そして、加圧培養によってこれまで体外培養系では誘導されてこなかった原始卵胞の誘導に成功した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ライブイメージングのシステムを用いて卵母細胞の動態や卵母細胞間のミトコンドリア動態について解析が進んでおり、おおむね順調に進展していると考えている。さらに原始卵胞の制御機構としての圧力を見出し、新たに体外培養系で原始卵胞卵の誘導に成功した。今後は新たに見出した圧力制御も踏まえてさらに詳細な解析を行い、卵母細胞の品質管理機構の解明を目指す。

今後の研究の推進方策

これまでに構築しているライブイメージングシステムに新たに見出した原始卵胞の制御機構としての圧力についても応用できるようにする。具体的には加圧制御下のライブイメージング系の構築を目指している。

研究成果

• [雑誌論文] Germ cell-intrinsic effects of sex chromosomes on early oocyte differentiation in mice. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamada N, Hamazaki N, Shimamoto S, Hikabe O, Nagamatsu G, Takada Y, Kato K, Hayashi K.
  • 雑誌名: PLoS Genetiｃｓ 巻: 16 ページ: e1008676
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1008676
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lack of whey acidic protein (WAP) four-disulfide core domain protease inhibitor 2 (WFDC2) causes neonatal death from respiratory failure in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakajima K, Ono M, Radovic U, Dizdarevic S, Tomizawa SI, Kuroha K, Nagamatsu G, Hoshi I, Matsunaga R, Shirakawa T, Kurosawa T, Miyazaki Y, Seki M, Suzuki Y, Koseki H, Nakamura M, Suda T, Ohbo K.
  • 雑誌名: Disease Models & Mechanisms 巻: 12 ページ: dmm040139
  • DOI: 10.1242/dmm.040139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Generation of Nanog reporter mice that distinguish pluripotent stem cells from unipotent primordial germ cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada M, Kawamata M, Kimura R, Sekiya S, Nagamatsu G, Hayashi K, Horisawa K, Suzuki A.
  • 雑誌名: Genesis 巻: 57 ページ: e23334
  • DOI: 10.1002/dvg.23334
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical stress accompanied with nuclear rotation is involved in the dormant state of mouse oocytes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagamatsu G, Shimamoto S, Hamazaki N, Nishimura Y, Hayashi K.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 5 ページ: eaav9960
  • DOI: 10.1126/sciadv.aav9960.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypoxia induces the dormant state in oocytes through expression of Foxo3. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimamoto S, Nishimura Y, Nagamatsu G, Hamada N, Kita H, Hikabe O, Hamazaki N, Hayashi K.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 116 ページ: 12321-12326
  • DOI: 10.1073/pnas.1817223116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 卵母細胞の活性化、静止期維持を制御する外的環境の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永松剛，林克彦
  • 学会等名: 繁殖生物学会
• [学会発表] 原始卵胞卵の活性化、静止期維持を制御する外的環境の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 永松剛，林克彦
  • 学会等名: 分子生物学会
• [備考] NEWS RELEASE 26-JUN-2019
  • URL: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/ku-kur062519.php
• [備考] マウスES細胞から休止状態の卵母細胞を体外培養で作製することに世界で初めて成功
  • URL: https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/338
• [備考] 原始卵胞卵の維持機構に物理的圧力が関わることを解明
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/app/modules/information/detail.php?i=1111&c=10
• [備考] 卵巣皮質に眠る「原始卵胞」は、加圧下で細胞核を回転し静止期を維持している
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=11942
• [産業財産権] 始原生殖細胞をin vitroで原始卵胞に分化する方法 (2019)
  • 発明者名: 永松剛、西村洋平、島本走、林克彦
  • 権利者名: 永松剛、西村洋平、島本走、林克彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2019/21209
  • 外国
• [産業財産権] 始原生殖細胞をin vitroで原始卵胞に分化する方法 (2018)
  • 発明者名: 永松剛、西村洋平、林克彦
  • 権利者名: 永松剛、西村洋平、林克彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2018-117988