2013 Fiscal Year Annual Research Report
医学・農学的高度利用を目指した定量的初期胚評価法の確立
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25712035
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山縣 一夫 大阪大学, 微生物病研究所, 特任准教授(常勤) (10361312)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 初期胚 / マウス / ライブセルイメージング / 定量解析 / 胚の質 |
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| Research Abstract |
近年、生殖医療や家畜繁殖の分野では胚の着床不全や早期流産による不妊が大きな問題になっている。その原因として、高齢化や環境ストレスによる配偶子や初期胚の質低下が想定されている。「質低下」の実体としては、染色体異常や代謝能力低下や活性酸素産生などが挙げられている、それらを確実に評価する技術開発が急務である。本研究では、我々がこれまでに開発を行ってきた「初期胚ライブセルイメージング技術」を応用し、質を定量的かつ科学的根拠を持って評価できる技術へと発展させる。研究期間の前半では、技術のハードやソフト面の改良を行い、後半ではそれを用いて、マウスや家畜動物胚、余剰ヒト胚のイメージングを行い、得られた画像情報から各種特徴量を抽出する。それら数値情報と移植結果をもとに相関性解析や多変量解析を行うことで「胚の質」をあらわすような指標を導いてゆく。合わせて、得られた指標により良好や不良と判断された胚の遺伝子発現解析を行うことで、指標の分子的裏付けを取る。平成25年度は、主に顕微鏡システムの改良を行った。具体的には、共焦点ユニットのスピニングディスクを変更し、カメラの解像度を4倍向上させることで、生きたまま卵割期胚のM期染色体1本1本を識別できるほどに画像・時間分解能を向上させた顕微鏡システムを構築することに成功した。なお、本成果の一部については、他科研費「新学術領域ゲノムアダプテーション公募」の支援により達成された。また、画像取得条件や解析用各種パラメーターを設定し直すことで、胚の核を自動認識するアルゴリズムの正答率を向上させた。しかし、かえってその分計算に時間がかかってしまうことがわかったため、解析用ワークステーションの大幅な改良を行い、10倍近くの計算速度の向上を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請書において平成25年度は、顕微鏡システムの改良といったハードウェア面、また画像解析技術の向上というソフトウェア面での検討を予定していた。加えて、染色体正常性を評価しうる新規プローブの開発についても考慮していた。このうち、顕微鏡システムについては、他科研費の支援も受けながらその大幅な改良を行い、結果として卵割期胚M期染色体を高精細に観察することに成功した。ソフトウェア面でも画像解析を目的とした画像取得法の確立、および細胞核の自動認識アルゴリズムの精度向上を達成している。新規プローブについては、共同研究ベースで染色体のセントロメアやヘテロクロマチン領域を特異的に検出するプローブの開発を現在行っている段階である。一方で、染色体正常性だけでなく、初期胚で産生される活性酸素や細胞周期、細胞骨格といった指標について評価可能なプローブの開発にも着手している。以上の進捗を総合的に検討すると、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように、平成25年度は画像や時間分解能の高い顕微鏡システムを作ることに成功した。しかし、一方でイメージングによる胚へのダメージが少なからず存在していることが明らかとなった。そこで、平成26年度には以下の点について検討を加えることで、高解像でありながら胚に対して低ダメージな顕微鏡システムを構築する。
・レーザの検討：高速変調パルスレーザや、２光子レーザの検討
・スピニングディスクの変更：スピニングディスク式の共焦点顕微鏡では、感度や分解能はディスク上のピンホールの大きさやホール間の距離に依存する。そこで、ディスクの改良を行うことでより最適なピンホール径について探ってゆく。
これらハードウェアの改良に加え、特定染色体や特定遺伝子領域などを生きたまま観察できる蛍光プローブを検討・開発することで、染色体の構造異常や異数性を検出する。
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Research Products
(10 results)
