超高感度細胞呼吸計測技術を応用した哺乳動物卵子ミトコンドリア機能解析

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21380171
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用動物科学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 阿部 宏之 山形大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10375199)
• 研究分担者: 横尾 正樹 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (10396541)
• 連携研究者: 珠玖 仁 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (10361164)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 電気化学計測 / 細胞呼吸 / ミトコンドリア / 卵成熟 / 胚発生

研究概要

本研究では、電気化学イメージング技術を応用した超高感度細胞呼吸測定システムを開発し、未成熟卵子から着床胚に至る一連の生殖プロセスにおけるミトコンドリア呼吸機能の解析を試みた。その結果、単一卵子及び胚の呼吸量を高感度・非侵襲的に測定することができる超高感度ディスク型マイクロ電極と非侵襲呼吸測定液を開発し、これら要素技術を応用した走査型電気化学顕微鏡( SECM)システムの開発に成功した。この SECMシステムを用いてウシ及びマウスの単一卵子及び胚の呼吸量を測定した結果、卵子の体外成熟と胚の発生過程における呼吸量変化が明らかになった。また、この呼吸量変化はミトコンドリアの膜電位活性及び呼吸鎖複合体( Cox)遺伝子発現などのミトコンドリア呼吸機能と密接に関連していることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] 細胞呼吸計測技術を応用した胚品質評価システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 雑誌名: 日本胚移植学雑誌 巻: 35(1) ページ: 7-14
• [雑誌論文] Quality evaluation of IVM embryoand imprinting genes of IVM babies (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshida H., Abe H., Arima T.
  • 雑誌名: J. Assit. Reprod. Genet. 巻: 30(2) ページ: 221-225
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電気化学的計測技術を用いた卵子の呼吸活性解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横尾正樹、阿部宏之
  • 雑誌名: J. Mamm. Ova Res. 巻: 29(4) ページ: 170-174
  • 査読あり
• [雑誌論文] 走査型電気化学顕微鏡を用いた胚の評価法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 雑誌名: 産科と婦人科 巻: 78(8) ページ: 967-972
• [雑誌論文] Monitoring oxygenconsumption of single mouse embryo on an integrated electrochemical microdevice (2011)
  • 著者名/発表者名: Date Y., Takano S., Shiku H., Ino K., Ito-Sasaki T., Yokoo M., Abe H., Matsue T.
  • 雑誌名: Biosen. Bioelectron 巻: 33(1) ページ: 106-112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developmental assessment ofhuman vitrified-warmed blastocyctsbased on oxygen consumption (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka M., Hashimoto S., Amo A., Ito-Sasaki T., Abe H., Morimoto Y.
  • 雑誌名: Hum. Reprod 巻: 26(12) ページ: 3366-3371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secretoglobin 3A2 suppresses bleomycin-induced pulmonary fibrosis by TGFbeta signaling down-regulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kurotani R., Okumura S., Matsubara T., Yokoyama U., BuckleyJ.R., Tomita T., Kezuka K., NaganoT., Esposito D., Taylor T.E., GilletteW.K., Ishikawa Y., Abe H., Ward J.M., Kimura S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286(22) ページ: 19682-19692
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel deletionmutation of mouse ruby-eye 2 namedru2d/Hps5ru2-d inhibits melanocytedifferentiation and its impaired differentiation is rescued by L-tyrosine (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirobe T., Yoshihara C., Takeuchi S., Wakamatsu K., Ito S., Abe H., Kawa Y. Soma Y.
  • 雑誌名: Zool. Sci 巻: 28 ページ: 790-801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lactate and adenosinetriphosphate in extender enhance the cryosurvival of rat epididymalsperm (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro H., Toyomizu M., Kikusato M., Toyama N., SugimuraS., Hoshino Y., Abe H., Moisyadi S.,Sato E.
  • 雑誌名: J. Am. Assoc. Lab. Anim. Sci 巻: 49 ページ: 160-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viability of porcine embryos after vitrification using water-soluble pullulan fims (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakagami N., Yamamoto T., AkiyamaK., Nakazawa Y., Kojima N., NishidaK., Yokomizo S., Takagi Y., Abe H.,Suzuki C., Yoshioka K.
  • 雑誌名: J. Reprod. Dev. 巻: 56(2) ページ: 279-284
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電気化学的呼吸計測技術におけるヒト胚クオリティー評価と安全性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 後藤香里、小池恵、熊迫陽子、宇津宮隆史、荒木康久、阿部宏之
  • 雑誌名: 受精着床学会雑誌 巻: 27(1) ページ: 53-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic oxidative stress causes either two-cell arrest or cell death depending on developing stages of the embryos from SOD1-deficient mice (2010)
  • 著者名/発表者名: Kimura N., Tsunoda T., Iuchi Y., Abe H., Totsukawa K., Fujii J.
  • 雑誌名: Mol. Hum. Reprod. 巻: 16 ページ: 441-451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous oxygen consumption in porcine somatic cell nuclear transfer embryos (2010)
  • 著者名/発表者名: Sugimura S., Yokoo M., Yamanaka K.Kawahara M., Wakai T., Nagai T.,Abe H., Sato E.
  • 雑誌名: Cell. Reprogram 巻: 12(4) ページ: 463-474
  • 査読あり
• [雑誌論文] 選択的単一胚移植(eSET)における移植胚選別困難例に対する呼吸量測定の有用性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 後藤香里、小池恵、熊迫陽子、宇津宮隆史、阿部宏之
  • 雑誌名: 産婦人科の実際 巻: 59(8) ページ: 1277-1281
  • 査読あり
• [雑誌論文] 呼吸活性を指標とした胚の品質評価-マウス胚移植試験の成績と産子の正常性について (2010)
  • 著者名/発表者名: 横尾正樹、伊藤 -佐々木隆広、珠玖仁、末永智一、阿部宏之
  • 雑誌名: 産婦人科の実際 巻: 59(9) ページ: 1375-1379
  • 査読あり
• [雑誌論文] IVM卵・胚のクオリティー評価と IVMにて出生した児の epigenetisの検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田仁秋、阿部宏之、有馬隆博
  • 雑誌名: J. Reprod. Engineer. 巻: 13 ページ: 7-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] A microfluidic dual capillaryprobe to collect messenger RNA fromadherent cells and spheroids (2009)
  • 著者名/発表者名: Shiku H., Yamakawa T., Nashimoto Y., Takahashi Y., Torisawa Y., Yasukawa T., Ito-Sasaki T., Yokoo M., Abe H., Kambara H., Matsue T.
  • 雑誌名: Anal. Biochem. 巻: 385 ページ: 138-142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological evaluation and measurement of the respirationactivity of cumulus-oocyte complexesto assess oocyte quality (2009)
  • 著者名/発表者名: Murakawa H., Aono N., Tanaka T., Kikuchi H., Yoshida H., Yoshida H., Yokoo M., Abe H.
  • 雑誌名: J. Mamm. Ova Res. 巻: 26 ページ: 32-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] A birth fromthe transfer of a single vitrified-warmed blastocyst using ICSI withcalcium ionophore oocyte activationin a globozoospermic patient (2009)
  • 著者名/発表者名: Kyono K., Nakajo Y., Nishinaka C.,Hattori H. Kyoya T., Ishikawa T., Abe H., Araki Y.
  • 雑誌名: Fertil. Steril. 巻: 91 ページ: e7-e11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monitoringrespiration activity of mouse embryo onan integrated electrochemical microdevice (2009)
  • 著者名/発表者名: Shiku H., Takano S., Date Y., Ino K., Abe H., Matsue T.
  • 雑誌名: J. Biosci. Bioengin. 巻: 108 ページ: S164
  • 査読あり
• [学会発表] Multiple analyses of mitochondrial respiration activity insingle mouse embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakahara S., Watanabe T., Takakura K., Kurotani R., Abe H.
  • 学会等名: International Joint Symposium onSingle-Cell Analysis
  • 発表場所: Kyoto Research Park Building No.1 Science Hall, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20121127-28
• [学会発表] Analyses of respiration activity in single culture cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Takakura K., Watanabe T., Sakahara S., Kurotani R., Abe H.
  • 学会等名: International Joint Symposium onSingle-Cell Analysis
  • 発表場所: Kyoto Research Park Building No.1 Science Hall, Kyoto, Japan
  • 年月日: 20121127-28
• [学会発表] 呼吸量測定による胚・卵子品質評価の現状と課題-電気化学と生命科学の異分野融合研究は生殖医療を変えるのか?- (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 学会等名: 第19回日本胚移植研究会大会
  • 発表場所: 富山市、富山大学黒田講堂
  • 年月日: 20120927-28
• [学会発表] ウシ初期胚におけるシトクロム cオキシダーゼ遺伝子の発現解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、海藤康平、古舘晃、高倉啓、黒谷玲子
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪市、大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 20120913-15
• [学会発表] リアルタイム培養細胞観察システムを用いたマウス胚の発生解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村隼己、野中亜希子、栢本亮太、高倉啓、坂原聖士、黒谷玲子、阿部宏之
  • 学会等名: 第105回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学大学会館
  • 年月日: 20120906-08
• [学会発表] ウシ初期胚におけるシトクロム cオキシダーゼ遺伝子の発現解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 古舘晃、海藤康平、伊藤卓也、田村涼、高倉啓、坂原聖士、黒谷玲子、阿部宏之
  • 学会等名: 第105回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: つくば市、筑波大学大学会館
  • 年月日: 20120906-08
• [学会発表] ウシ初期胚におけるミトコンドリア呼吸機能解析:シトクロム cオキシダーゼ遺伝子発現の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 海藤康平、高倉啓、黒谷玲子、阿部宏之
  • 学会等名: 第53回日本哺乳動物卵子学会
  • 発表場所: 大阪市、千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 20120526-27
• [学会発表] マウス初期胚におけるミトコンドリア呼吸機能とシトクロム cオキシダーゼ遺伝子発現の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邉剛広、島麗香、高倉啓、黒谷玲子、阿部宏之
  • 学会等名: 第53回日本哺乳動物卵子学会
  • 発表場所: 大阪市、千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 20120526-27
• [学会発表] 先端工学技術を応用した生殖細胞品質評価システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 学会等名: 平成 24年精子研究会
  • 発表場所: 仙台市、東北大学農学部
  • 年月日: 2012-11-10
• [学会発表] Prediction for developmental competence of human blastocyst based on its oxygen consumption (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka M., Hashimoto S., Amo A., Ito-Sasaki T., Abe H., Morimoto Y.
  • 学会等名: The 66^<th> Annual Meeting of American Society for Reproductive Medicine
  • 発表場所: Orland, USA
  • 年月日: 20111015-19
• [学会発表] リアルタイム培養細胞観察システムを用いたマウス胚発生のタイムラプス解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、長畑仁美、栢本亮太、大江将司、黒谷玲子
  • 学会等名: 日本動物学会第82回大会
  • 発表場所: 旭川市、旭川大雪クリスタルホール
  • 年月日: 20110921-23
• [学会発表] マウス初期胚におけるミトコンドリア呼吸機能の多項目解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、小川拓、渡邉剛広、黒谷玲子
  • 学会等名: 第104回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 盛岡市、いわて県民情報交流センター
  • 年月日: 20110916-17
• [学会発表] Respiration activity of a single blastocyst: the relationship between pre-freezing and post-thawing (2011)
  • 著者名/発表者名: Kumasako Y., Goto K., Koike M., Utsunomiya T., Araki Y., Abe H.
  • 学会等名: The 8^<th> Conference of the Pacific Rim Society for Fertilityand Sterility
  • 発表場所: Hong KongConvenstion and Exhibition Centre, Hong Kong
  • 年月日: 20110527-29
• [学会発表] 呼吸量測定による凍結融解胚盤胞の品質評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中昌哉、橋本周、天羽杏実、伊藤隆広、阿部宏之、森本義晴
  • 学会等名: 第52回日本哺乳動物卵子学会
  • 発表場所: 栃木県大田原市、国際医療福祉大学本校
  • 年月日: 20110521-22
• [学会発表] Oocyte and embryoselection based on oxygen consumption (2011)
  • 著者名/発表者名: Abe H.
  • 学会等名: Individualized controlled ovarian stimulation and objective gamete and embryo selection. Serono Symposia International
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] 電気化学計測法を応用した単一培養細胞の呼吸能解析の試み (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、高倉啓、黒谷玲子
  • 学会等名: 日本動物学会平成 23年度東北支部大会
  • 発表場所: 弘前市、弘前大学農学生命科学部
  • 年月日: 2011-07-30
• [学会発表] Analysis of respiratory activity of single oocytes and embryos with anoninvasive and highly sensitive measurement using scanning electrochemical microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Abe H., Shiku H., Matsue T.
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress ofPacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 20101215-20
• [学会発表] 選択的単一胚移植( e-SET)における day 3胚の呼吸量測定の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 小池恵、佐藤晶子、城戸京子、熊迫陽子、宇津宮隆史、荒木康久、阿部宏之
  • 学会等名: 第55回日本生殖医学会総会・学術講演会
  • 発表場所: 徳島市、あわぎんホール(徳島郷土文化会館)
  • 年月日: 20101111-13
• [学会発表] Measurement of oxygen consumption rate of embryos to select the best embryo for e-SET (2010)
  • 著者名/発表者名: Koike M., Kumasako Y., Goto K., Ito H., Utsunomiya T., Abe H.
  • 学会等名: The 66^<th> Annual Meeting of American Society for Reproductive Medicine
  • 発表場所: Denver, USA
  • 年月日: 20101023-27
• [学会発表] 電気化学計測技術を応用した受精卵ミトコンドリア呼吸機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、横尾正樹、伊藤(佐々木)隆広、山下祥子、珠玖仁、星宏良、末永智一
  • 学会等名: 日本動物学会第81回大会
  • 発表場所: 東京都、東京大学教養学部
  • 年月日: 20100923-25
• [学会発表] 高感度呼吸計測による胚・卵の品質評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 学会等名: 第13回日本 IVF学会
  • 発表場所: 大阪市、大阪国際会議場・グランキューブ大阪
  • 年月日: 20100918-19
• [学会発表] Time-lapes analysis of mouse embryo development with real-time cultured cell monitoring system (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagahata H., Ooe M., Kayamoto R.,Abe Y., Abe H.
  • 学会等名: 5^<th> International Symposium on Chemical-Environmental-Biomedic al Technology for Young Reseachers(isCEBT)
  • 発表場所: Tohoku University,Sendai
  • 年月日: 20100905-08
• [学会発表] 超高精度細胞呼吸計測技術を応用したウシ受精卵ミトコンドリア機能に影響する血清因子の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、山下祥子、星宏良
  • 学会等名: 第103回日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 十和田市、北里大学獣医学部キャンパス
  • 年月日: 20100902-04
• [学会発表] 異なる成熟培地により得られた体外成熟卵母細胞のミトコンドリア機能への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 青野展也、杉村智史、菊地裕幸、田中孝幸、横尾正樹、阿部宏之、吉田仁秋、佐藤英明
  • 学会等名: 第51回日本哺乳動物卵子学会
  • 発表場所: 新潟市、朱鷺メッセ
  • 年月日: 20100529-30
• [学会発表] 選択的単一胚移植 (e-SET)における day3胚の呼吸量測定の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 小池恵、佐藤晶子、城戸京子、後藤香里、熊迫陽子、宇津宮隆史、荒木康久、阿部宏之
  • 学会等名: 第51回日本哺乳動物卵子学会
  • 発表場所: 新潟市、朱鷺メッセ
  • 年月日: 20100529-30
• [学会発表] Clinical efficacy of a novel evaluation method with measurement of the embryo oxygenconsumption rate using a scanningelectrochemical microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumasako Y., Goto K., Koike M., Utsunomiya T., Araki Y., Abe H.
  • 学会等名: 3^<rd> Congress of the Asia Pacific Initiative on Reproduction (ASPIRE2010)
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 20100409-11
• [学会発表] ウシ胚ミトコンドリア機能に影響する血清因子の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、山下祥子、星宏良
  • 学会等名: 日本動物学会平成 22年度東北支部大会
  • 発表場所: 福島市、福島県立医科大学光が丘会館
  • 年月日: 2010-08-07
• [学会発表] 超高感度細胞呼吸測定による胚のクオリティー評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 学会等名: ART (Assisted Reproductive Technology)Forum'10
  • 発表場所: 横浜市、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2010-07-28
• [学会発表] 電気化学計測技術を応用したヒト胚クオリティー評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、熊迫陽子、後藤香里、小池恵、城戸京子、宇津宮隆史
  • 学会等名: 第19回日本 MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市、横浜市開港記念会館
  • 年月日: 20091207-09
• [学会発表] Effect of vitrification on metabolism of human embryo (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T., Aono N., Yokoo M., Abe H., Yoshida H.
  • 学会等名: The 65^<th> Annual Meeting of American Society for Reproductive Medicine
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20091017-21
• [学会発表] Clinical efficacy of a novel evaluation method with measurement of embryo respirationactivity using a scanningelectrochemical microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Utsunomiya T., Kumasako Y., GotoK., Koike M., Araki Y., Abe H.
  • 学会等名: The 65^<th> Annual Meeting of American Society for Reproductive Medicine
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20091017-21
• [学会発表] 超高感度細胞呼吸計測技術を応用した単一卵子呼吸能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、齋藤剛史、横尾正樹、珠玖仁、末永智一
  • 学会等名: 第80回日本動物学会
  • 発表場所: 静岡市、静岡コンベンションアーツセンターグランシップ
  • 年月日: 20090917-20
• [学会発表] 呼吸活性から見た胚の選別 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 学会等名: 第27回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • 発表場所: 京都市、国立京都国際会館
  • 年月日: 20090806-07
• [学会発表] 電気化学計測技術を応用したヒト胚クオリティー評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之、横尾正樹、熊迫陽子、後藤香里、小池恵、宇津宮隆史
  • 学会等名: 第47回日本生殖医学会東北支部総会学術講演会
  • 発表場所: 山形市、山形大学医学部・山形医学交流会館
  • 年月日: 2009-10-10
• [図書] 胚の呼吸能の測定、図説よくわかる臨床不妊症学入門・生殖補助医療編第2版(柴原浩章・森本義晴・京野廣一編著) (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 総ページ数: 59-68
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 卵子・胚のクオリティー評価、卵子学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 総ページ数: 614-623
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [図書] 胚の機能検定法、カラーアトラス不妊治療のための卵子学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 総ページ数: 127-131
  • 出版者: 鈴木秋悦編、医歯薬出版
• [図書] 電気化学計測技術を応用したシングルセル呼吸機能解析と応用、シングルセル解析の最前線(監修:神原秀記、松永是、植田充美) (2010)
  • 著者名/発表者名: 阿部宏之
  • 総ページ数: 103-111
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 山形大学工学部:阿部宏之研究室
  • URL: http://abe-labo.yz.yamagata-u.ac.jp/index.html
• [備考] 山形大学研究者情報
  • URL: http://yudb.kj.yamagata-u.ac.jp/OUTSIDE?ISTActId=SCHKOB0010RIni001&userId=100000176&lang_kbn=0
• [産業財産権] ウェルユニット及び電気化学的分析法 (2010)
  • 発明者名: 青柳重夫、内海陽介、末永智一、珠玖仁、阿部宏之、河野浩之、柏崎寿宣、星宏良、星翼
  • 権利者名: 北斗電工(株)
  • 産業財産権番号: 特願 2010-208817号
  • 出願年月日: 2010-09-17