先天性不妊メスマウスの卵子を育てて赤ちゃんを産ませることに成功

研究内容

東京農業大学 生命科学部 バイオサイエンス学科 尾畑 やよい 教授らの研究グループは、成熟卵子を作ることができない先天性不妊メスマウスから卵巣を取り出し、体外培養で成熟卵子を育てる方法を開発しました。そして、この卵子を体外受精させることで、マウスを誕生させることに成功しました。体外培養を用いたメスの先天性不妊のレスキューは世界で初めての報告となりました。

本研究は吉田 匡汰さん（博士後期課程）および木村 覚さん（2020年博士前期課程卒）が主体となって行った他、京都大学 篠原 隆司教授らとの共同研究によるもので、国際誌Human Reproductionに掲載されました。

研究のポイント

・【卵の発育のきっかけとなる遺伝子】Kitl遺伝子は卵巣内に休眠状態で保管された小さな卵を成長させる重要な遺伝子です。本研究で使用したKitl^Sl-t/Kitl^Sl-tマウスはKitl遺伝子の変異により卵が全く成長しない先天性不妊を示します。

・【卵巣細胞に対する遺伝子導入法】研究グループは卵巣細胞に対して効率よく遺伝子を導入する方法としてアデノ随伴ウイルス（AAV）ベクターに着目し、中でもAAV8およびAAV9が卵巣細胞に遺伝子を導入するために有効であることを見出しました。

・【体外培養による成熟卵子の作出】Kitl^Sl-t/Kitl^Sl-tマウスの卵巣にAAV8およびAAV９を用いてKitl遺伝子を導入したところ、変異を持たない正常なマウスと同程度の数の卵が成長を開始しました。また、ウイルスベクターを用いずに、KITLタンパク質を培養液に添加することで遺伝子導入と同じ効果が発揮されることを示しました。その後、卵の成長培養、成熟培養、体外受精および代理母への胚移植を経て、先天性不妊メスマウスの卵子から産仔を得ることに成功しました。

研究の意義

不妊治療の側面：WHOによれば世界の生殖年齢の6人に1人が不妊を経験すると推計しています。私たちの開発した方法が、将来の不妊治療につながる可能性があります。ウイルスベクターを体内に投与すると炎症反応が起きる危険性があるほか、いつ成熟卵子が排卵されるかわからないというデメリットがありますが、体外培養を利用できれば、その危険性が排除され、成熟卵子が得られるタイミングもわかります。さらに、ウイルスベクターを用いずに、目的のタンパク質を培養液に加えることでも同じ効果が得られたことは、将来の不妊治療の選択肢を広げるかもしれません。一方で、ヒトの卵巣内の小さな卵を育てる体外培養法は今のところありません。また体外培養が長くなると、得られた成熟卵子に予期せぬ異常が生じ赤ちゃんに影響する可能性もあります。ヒトの不妊治療に応用するためにはさらなる検討が必要です。

基礎研究の側面：生命の源である卵子がどのように発生し、そのためにはどのような遺伝子が機能しているのか、哺乳類の卵子形成はいまだに不明な点が多く残されています。体内で起きる生命現象はブラックボックスですが、本研究では、卵の体外培養で目的の遺伝子（タンパク質）の機能を正しく発揮させることができました。これによって卵子がどのように発生するのか、どんな遺伝子が機能しているのか、どうして不妊になるのかを顕微鏡下で解析することが可能になりました。

本研究はJSPS科研費（基盤B: JP23K27088、新学術領域（配偶子インテグリティの構築: 18H05547）、学術変革領域（次世代生命工学: 25H01353）の助成により行われました。

論文情報

論文タイトル：In vitro system completely restores oogenesis in congenitally infertile mice
著者：K Yoshida, S Kimura, M Taguchi, H Morimoto, M Kanatsu-Shinohara, T Shinohara, Y Obata
掲載誌：Human Reproduction
URL：https://doi.org/10.1093/humrep/deaf194

• 動物発生工学研究室

• 尾畑教授　研究室（動物発生工学研究室）
• 尾畑教授　研究実績（日本語）
• 尾畑教授　研究実績（English）