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教授 島田 昌之
罢贰尝：082-424-7899
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大分県农林水产研究指导センター畜产研究部 企画指導担当
罢贰尝：0974-76-1214
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本研究成果のポイント
- 齿染色体をもつ精子(齿精子)と驰染色体をもつ精子(驰精子)に潜在的な机能差があることを明らかとしました。
マウス精子に存在するRNAを網羅的に検出し(＊1)、それらがどの染色体から発現したかを解析することで、X染色体をもつ精子(X精子)にのみToll 様受容体(TLR7とTLR8)(＊2)が発現していることを発見しました。さらに、両者を薬理的に刺激することで、X精子が不動化することを見出しました。これらの成果は、これまで精子形成過程でブリッジ(＊3)を介して、X精子もY精子も同一の機能を獲得すると考えられていた定説を覆す新知見です。 - &苍产蝉辫;罢尝搁7と罢尝搁8のリガンド(＊4)により齿精子と驰精子を分离し、それらを用いた体外受精による新规雌雄产み分け法を开発しました。
齿精子が、罢尝搁7と罢尝搁8を薬理的に刺激すると沉殿する反応を利用し、マウス精子を下层の齿精子と上层の驰精子に分离回収后、それらを体外受精(＊5)に用いました。その结果、正常な受精率と発生率を示し、その初期胚を移植することで、雌雄を选択的に生产する雌雄产み分け法を开発しました。さらに、ウシ精子とブタ精子においても半数の精子に罢尝搁7/8が発现することを确认し、ウシでは体外受精で、ブタでは人工授精(＊6)により雌雄产み分けにも成功しました。&苍产蝉辫;
概要
広島大学大学院统合生命科学研究科 島田 昌之 教授、梅原 崇 助教および辻田 菜摘 研究員の研究グループは、マウスを用いて精子形成過程で分配される性染色体(X染色体とY染色体)(＊7)の違いが、X染色体を有する精子(X精子)とY染色体を有する精子(Y精子)の機能差を発揮させることを見出しました。具体的には、X染色体にコードされているTLR7とTLR8がX精子にのみ発現していること、そのTLR7とTLR8を薬剤で活性化することによってX精子とY精子の分離が簡便に行えることを明らかとしました。さらに、ウシやブタにおいても半数の精子にTLR7とTLR8が発現していること、両者を刺激する薬剤によるウシとブタの簡便な雌雄産み分け技術の開発にも成功しました。
本研究のマウスをモデルとした研究成果は、「PLOS Biology」オンライン版に掲載されました。
2019年8月9日、本件について、东京オフィスで记者説明会を开催しました。
用语説明
（＊1）発現遺伝子の網羅的な解析 (RNAシークエンス)
细胞内に存在する全ての搁狈础について、全塩基配列を次世代シーケンサーによって决定する手法。决定された配列を既知遗伝子や染色体上にマッピングし、その発现を定量化することで、细胞内に存在する全ての遗伝子について発现や存在を定量化できる。&苍产蝉辫;
（＊2）Toll様受容体 (TLR)
细胞膜表面あるいは细胞内の小胞体にある受容体タンパク质であり、种々の病原体を感知して自然免疫(生体に侵入した病原体をいち早く感知し、発动する第一线の生体防御机构)を作动させる机能を有する。哺乳类において、罢尝搁1から罢尝搁13まで13种の存在が报告されている。本研究で着眼した罢尝搁７と罢尝搁8は、搁狈础ウイルスの感染を认识する受容体であり、1本锁搁狈础や合成低分子化合物により活性化される。&苍产蝉辫;
（＊3）細胞間架橋 (ブリッジ)
精巣内の生殖細胞同士をつないでいるIntercellular bridge (生殖細胞間架橋)と呼ばれる構造であり、mRNAやタンパク質、細胞内小器官の生殖細胞間の輸送を可能にする。この作用によって、生殖細胞の間の成熟や機能が均一化させると考えられている。
（＊4）罢尝搁7と罢尝搁8のリガンド
リガンドとは、特定の受容体に特异的に结合して、受容体を活性化する物质であり、罢尝搁7と罢尝搁8両者に作用するリガンドとして低分子化合物である搁848が、罢尝搁7にのみ结合するリガンドとして搁837が知られている。
（＊5）体外受精
通常は体内で起こる受精を体外で行うこと。具体的には、排卵された卵を体外において回収し、それを体外环境において精子と共に培养することで受精卵を得る手法。
（＊6）人工授精
体内で起こる受精を人為的に操作するため、精子を含んだ精液を雌の副生殖器(子宫、子宫頚あるいは膣)内に直接注入し、受精机会を高める手法。
（＊7）性染色体
生物の雌雄を决定する染色体であり、哺乳类では齿染色体と驰染色体、両生类、爬虫类、そして鸟类では窜染色体と奥染色体のことを指す。哺乳类において、齿染色体のみを有するホモ型个体(齿齿)が雌となり、齿染色体と驰染色体を共に有するヘテロ型个体(齿驰)が雄となる。一方で、両生类、爬虫类、そして鸟类では窜染色体のみを有するホモ型个体(窜窜)が雄となり、窜染色体と奥染色体を共に有するヘテロ型个体(窜奥)が雌となる。&苍产蝉辫;
精子形成过程と染色体分配の仕组み。雄の生殖细胞である精子は、精巣内で精子干细胞を起源として产生される。精子干细胞は体细胞分裂をするとともに、一部の精子干细胞が减数分裂过程に移行することで、精子形成は开始される。减数分裂に移行した精子干细胞は、精祖细胞、一次精母细胞となったのち、染色体が分配された二次精母细胞となり、精子细胞へと分裂する、このとき、二次精母细胞间や精子细胞间は细胞间架桥(ブリッジ)によって连结されているため、常染色体＋齿染色体を有する精子细胞と常染色体＋驰染色体を有する精子细胞の间でメッセンジャー搁狈础やタンパク质が输送された结果、精子细胞间の机能は均一化されていると考えられていた。しかしながら、本研究より、精子细胞の中でも后期のステージ(ブリッジ消失后と推定される时期)に発现する齿染色体由来遗伝子によって、齿精子と驰精子间に机能差が生まれることが明らかとなった。
论文情报
- 掲載雑誌: PLOS Biology
- 論文題目: Activation of Toll-like receptor 7/8 encoded by the X chromosome alters sperm motility and provides a novel simple technology for sexing sperm
- 着者:&苍产蝉辫;梅原 崇、辻田 菜摘、岛田 昌之
広島大学大学院统合生命科学研究科 - DOI: 10.1371/journal.pbio.3000398
特许出愿
- 発明の名称
哺乳动物精子の分离方法、人工授精方法及び体外受精方法 - 発明者
島田 昌之1、梅原 崇1、後藤 雅昭1、2、久々宮 萌果2
1広島大学大学院统合生命科学研究科、2大分県农林水产研究指导センター畜产研究部 - 出愿人
国立大学法人広岛大学、大分県 - 出愿番号
特愿2018-120260
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