JP2009005651A - Method for preserving spermatid - Google Patents

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Hiroshi Ota
浩 大田
Yuko Sakaide
祐子 坂出
Teruhiko Wakayama
照彦 若山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for conveniently and efficiently preserving a spermatid. <P>SOLUTION: Provided is a method for preserving a spermatid comprising steps of making the slices of orchis including the spermatid of animals, and freezing the prepared slices, wherein a spermatid is provided that is functional upon injection into an ovum by microinsemination through thawing the freezed slices. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、精子細胞の簡便かつ効率的な保存方法に関する。   The present invention relates to a simple and efficient method for storing sperm cells.

遺伝子改変動物(例えば、マウス)の作製による遺伝子機能の解析は、基礎生物学および医学分野の発展に大きな貢献を果たしてきた。今後も数多くの動物が作製されると予想される。このためには、効率的な系統保存法の開発が必要である。   Analysis of gene function by creating genetically modified animals (eg, mice) has contributed greatly to the development of basic biology and medical fields. Many animals are expected to be produced in the future. This requires the development of an efficient system preservation method.

精子細胞の保存方法として現在最も広く用いられている方法は、精子をストロー状の容器に凍結保護剤と共に充填し、液体窒素中に保存する方法である(非特許文献1)。この方法では、解凍後の精子は運動能を保持しているため、精子を未授精卵と共培養することにより授精を行わせるIVF(in-vitro fertilization)による顕微授精によって子孫を作出することができる。上記方法によれば、例えば1匹の雄マウスから10個程度のサンプルを作製できる。   The most widely used method for preserving sperm cells is a method in which sperm is filled in a straw-shaped container together with a cryoprotectant and stored in liquid nitrogen (Non-patent Document 1). In this method, since the sperm after thawing retains motility, progeny can be produced by microinsemination by IVF (in-vitro fertilization) in which sperm is co-cultured with unfertilized eggs. it can. According to the above method, for example, about 10 samples can be prepared from one male mouse.

類似の方法として、精子を、凍結保護剤を用いず、ストロー状の容器に充填し液体窒素中に保存する技術が報告されている(非特許文献2)。この方法では、解凍後の精子は運動能を有さないため、精子を直接マイクロマニピュレーターで未授精卵へ注入するICSI(intracytoplasmic sperm injection)と呼ばれる顕微授精法により子孫を作出する必要がある。上記方法によれば、例えば1匹の雄マウスから100個程度の精子サンプルが作製可能と報告されている。   As a similar method, a technique has been reported in which sperm is filled in a straw-like container and stored in liquid nitrogen without using a cryoprotectant (Non-patent Document 2). In this method, since the sperm after thawing has no motor ability, it is necessary to produce offspring by a micro insemination method called ICSI (intracytoplasmic sperm injection) in which sperm is directly injected into an unfertilized egg with a micromanipulator. According to the above method, for example, it is reported that about 100 sperm samples can be prepared from one male mouse.

上記2つの方法は、いずれもストロー状の容器に精子を充填するため、凍結操作が繁雑である。また、保存状態を維持するためには液体窒素が必要である。   In both of the above methods, since the sperm is filled in a straw-shaped container, the freezing operation is complicated. Moreover, liquid nitrogen is required to maintain the storage state.

近年開発された方法として、精巣を凍結チューブに入れて−30℃または−80℃の冷凍庫中で保存する方法が報告されている(非特許文献3)。凍結に際してフリージングコンテナと称する特定の容器を使用することによって温度の低下を穏やかにすることが推奨されるものの、精巣を凍結するだけでそこに含まれる精子細胞を保存できるため操作は容易である。また、凍結保護剤や液体窒素の使用も不要である。しかし、精巣そのものを凍結するため、1匹の動物から作製できるサンプル数は非常に限られている。   As a method developed in recent years, a method of storing testis in a freezing tube at −30 ° C. or −80 ° C. has been reported (Non-patent Document 3). Although it is recommended to moderate the decrease in temperature by using a specific container called a freezing container during freezing, the operation is easy because the sperm cells contained therein can be preserved simply by freezing the testis. Moreover, the use of a cryoprotectant or liquid nitrogen is unnecessary. However, since the testis itself is frozen, the number of samples that can be prepared from one animal is very limited.

上記のいずれの方法によっても、顕微授精などにより授精可能な精子を保存することは可能であるが、十分量の凍結サンプルを作製するのに多数の雄マウスが必要である、操作が繁雑である、多数の系統保存にはかなりの保存スペースが必要となるなどの問題点があった。   By any of the above methods, it is possible to preserve inseminated spermatozoa by microinsemination, etc., but a large number of male mice are required to prepare a sufficient amount of frozen samples, and the operation is complicated However, there are problems such as requiring considerable storage space for storing a large number of systems.

Nakagata N. Cryopreservation of mouse spermatozoa. Mammalian genome, 11: 572-576 (2000).Nakagata N. Cryopreservation of mouse spermatozoa. Mammalian genome, 11: 572-576 (2000). Ward MA et al. Long-term preservation of mouse spermatozoa after freeze-drying and freezing without cryoprotectoin. Biology of Reproduction, 69: 2100-2108 (2003).Ward MA et al. Long-term preservation of mouse spermatozoa after freeze-drying and freezing without cryoprotectoin. Biology of Reproduction, 69: 2100-2108 (2003). Ogonuki N et al. Spermatozoa and spermatids retrieved from frozen reproductive organs or frozen whole bodies of male mice can produce normal offspring. Proc Natl Acad Sci USA, 103: 13098-13103. (2006).Ogonuki N et al. Spermatozoa and spermatids retrieved from frozen reproductive organs or frozen whole bodies of male mice can produce normal offspring.Proc Natl Acad Sci USA, 103: 13098-13103. (2006).

本発明の目的は、簡便かつ効率的な精子細胞の保存方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a simple and efficient method for storing sperm cells.

上記のような問題を改善するために、本発明者らは鋭意検討し、冷凍保存した精巣凍結切片から顕微授精により子孫を作出することができることを見出した。この方法により、例えば1匹の雄マウスから理論上数百以上の精子サンプルを調製することが可能である。また、精巣組織1枚当たりの厚さは数十μmであるため、大量のサンプルを省スペースで保存することができる。   In order to improve the above problems, the present inventors have intensively studied and found that progeny can be produced by microinsemination from frozen testis frozen sections. By this method, it is possible to prepare theoretically several hundred sperm samples from one male mouse, for example. Moreover, since the thickness per testis tissue is several tens of μm, a large amount of samples can be stored in a space-saving manner.

本発明は、
[1](i)精子細胞を含む、動物の精巣の切片を作製する工程;および
(ii)作製された切片を冷凍保存する工程、
を包含する、精子細胞の保存方法であって、冷凍保存した切片を解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる、方法;
[2]切片がクライオスタットを使用して作製される、[1]の方法;
[3]切片の厚さが10〜25μmである、[1]または[2]の方法;
[4]冷凍保存が1日〜1ヶ月の期間行われる、[1]〜[3]のいずれかの方法;
[5]冷凍保存が−30℃で行われる、[1]〜[4]のいずれかの方法;
[6]作製された切片が支持体に付着される、[1]〜[5]のいずれかの方法;
[7]精子細胞を含む、動物の精巣の切片を作製する工程を包含する、精子細胞保存用切片の製造方法であって、作製された切片を冷凍保存後解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる、方法;
[8]切片がクライオスタットを使用して作製される、[7]の方法;
[9]切片の厚さが10〜25μmである、[7]または[8]の方法;
[10]冷凍保存が1日〜1ヶ月の期間行われる、[7]〜[9]のいずれかの方法;
[11]冷凍保存が−30℃で行われる、[7]〜[10]のいずれかの方法;
[12]作製された切片が支持体に付着される、[7]〜[11]のいずれかの方法;
[13]精子細胞を含む、動物の精巣の切片を含む、精子細胞保存用組成物であって、切片を冷凍保存後解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる、組成物;
[14]切片がクライオスタットを使用して作製される、[13]の組成物;
[15]切片の厚さが10〜25μmである、[13]または[14]の組成物;
[16]冷凍保存が1日〜1ヶ月の期間行われる、[13]〜[15]のいずれかの組成物;
[17]冷凍保存が−30℃で行われる、[13]〜[16]のいずれかの組成物;
[18]切片が支持体に付着されている、[13]〜[17]のいずれかの組成物
に関する。
The present invention
[1] (i) preparing a section of an animal testis containing sperm cells; and (ii) freezing and storing the prepared section;
A method of storing sperm cells, comprising thawing a cryopreserved section to obtain functional sperm cells upon injection into an egg by microinsemination;
[2] The method according to [1], wherein the section is prepared using a cryostat;
[3] The method of [1] or [2], wherein the thickness of the section is 10 to 25 μm;
[4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the frozen storage is performed for a period of 1 day to 1 month;
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the frozen storage is performed at −30 ° C .;
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the prepared section is attached to a support;
[7] A method for producing a section for storing sperm cells, comprising a step of preparing a section of an animal testis containing sperm cells, wherein the prepared section is frozen and then thawed, and then the egg is subjected to microinsemination. A method in which functional sperm cells are obtained upon injection into the cell;
[8] The method of [7], wherein the section is prepared using a cryostat;
[9] The method according to [7] or [8], wherein the thickness of the section is 10 to 25 μm;
[10] The method according to any one of [7] to [9], wherein the frozen storage is performed for a period of 1 day to 1 month;
[11] The method according to any one of [7] to [10], wherein the frozen storage is performed at −30 ° C .;
[12] The method according to any one of [7] to [11], wherein the prepared section is attached to a support;
[13] A composition for preserving sperm cells, including a testicular slice of an animal, containing sperm cells, wherein the sperm cells functional in injection into an egg by microinsemination are obtained by thawing the sections after cryopreservation. The resulting composition;
[14] The composition of [13], wherein the section is prepared using a cryostat;
[15] The composition of [13] or [14], wherein the section has a thickness of 10 to 25 μm;
[16] The composition according to any one of [13] to [15], wherein the frozen storage is performed for a period of 1 day to 1 month;
[17] The composition according to any one of [13] to [16], wherein the frozen storage is performed at −30 ° C .;
[18] The composition according to any one of [13] to [17], wherein the section is attached to a support.

本発明により、簡便かつ効率的な精子細胞の保存方法が提供される。   The present invention provides a simple and efficient method for preserving sperm cells.

本発明の精子細胞の保存方法は、(i)精子細胞を含む、動物の精巣の切片を作製する工程;および(ii)作製された切片を冷凍保存する工程を包含し、冷凍保存した切片を解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる。また、本発明の精子細胞保存用切片の製造方法は、精子細胞を含む、動物の精巣の切片を作製する工程を包含し、作製された切片を冷凍保存後解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる。さらに、本発明の精子細胞保存用組成物は、精子細胞を含む、動物の精巣の切片を含み、切片を冷凍保存後解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる。   The method for preserving sperm cells of the present invention includes (i) a step of preparing a testis section of an animal containing sperm cells; and (ii) a step of cryopreserving the prepared section. By thawing, sperm cells that are functional in injection into the egg by microinsemination are obtained. Further, the method for producing a slice for sperm cell storage according to the present invention includes a step of preparing a testis slice of an animal containing sperm cells, and thawing the prepared slice by freezing and then thawing the egg by microinsemination. Functional sperm cells are obtained upon injection into Furthermore, the composition for preserving sperm cells of the present invention comprises a section of an animal testis containing sperm cells, and thawing the sections after cryopreservation so that functional sperm cells in injection into an egg by microinsemination can be obtained. can get.

本明細書における用語「顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞」とは、顕微授精技術を使用して卵子中に注入した際に、授精・発生を生じさせる能力を有する精子細胞をいう。授精・発生を生じさせる能力は、例えば、得られた授精卵における前核の形成、2細胞期胚への発生、2細胞胚の動物への移植後の子孫の作出などによって確認される。   In this specification, the term “sperm cells that are functional in injection into an egg by microinsemination” means a sperm cell that has the ability to cause insemination and development when injected into an egg using microinsemination technology. Say. The ability to cause insemination / development is confirmed by, for example, formation of a pronucleus in the obtained inseminated egg, development into a 2-cell stage embryo, generation of offspring after transplantation of the 2-cell embryo into an animal, and the like.

本明細書における用語「顕微授精」とは、顕微鏡下で人為的に授精を行わせる技術をいう。顕微授精の技術としては、IVF(in-vitro fertilization、体外受精ともいう)、ICSI(intracytoplasmic sperm injection、卵細胞内精子注入法ともいう)などが知られている。前者のIVFにおいては、精子を未授精卵と共培養することにより授精を行わせる。この技術には、操作が容易で一度に大量の授精卵を作製することが可能であるという利点があるが、精子が運動能を保持している必要があるという制約がある。後者のICSIにおいては、精子を直接マイクロマニピュレーターで未授精卵へ注入する。この技術には、習熟に一定期間のトレーニングが必要であり、一度に作製できる授精卵の数はIVFよりも少ない。しかし、ICSIには、精子が運動能を有していなくても授精卵を得ることができるという利点がある。本発明によって得られる精子細胞は、ICSIによる顕微授精のために好適に使用される。   The term “microinsemination” in the present specification refers to a technique for artificially insemination under a microscope. As techniques for microinsemination, IVF (in-vitro fertilization, also called in vitro fertilization), ICSI (also called intracytoplasmic sperm injection, sperm injection in an egg cell), and the like are known. In the former IVF, fertilization is performed by co-culturing sperm with an unfertilized egg. This technique has the advantage of being easy to operate and capable of producing a large number of fertilized eggs at one time, but has the limitation that the sperm must retain motility. In the latter ICSI, sperm is directly injected into an unfertilized egg with a micromanipulator. This technique requires a certain period of training for proficiency, and the number of fertilized eggs that can be produced at one time is smaller than that of IVF. However, ICSI has an advantage that a fertilized egg can be obtained even if the sperm does not have a motor ability. Sperm cells obtained by the present invention are preferably used for microinsemination by ICSI.

本発明において使用する動物には限定はなく、精巣を有する任意の動物が使用される。1つの実施態様において、動物は哺乳動物である。哺乳動物の例としては、ヒト、サル、ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタ、イヌ、ネコ、ウサギ、ラット、マウスが挙げられる。精巣は精子形成を行う器官である。従って、精巣中には精子細胞が含まれる。   The animal used in the present invention is not limited, and any animal having a testis is used. In one embodiment, the animal is a mammal. Examples of mammals include humans, monkeys, cows, horses, sheep, goats, pigs, dogs, cats, rabbits, rats, and mice. The testis is an organ that performs spermatogenesis. Therefore, sperm cells are contained in the testis.

本明細書において「精子細胞」とは精巣中に含まれる細胞であって、顕微授精による卵子への注入において機能を有する限り限定はない。すなわち、精子細胞は、成熟精子およびより未熟な雄性生殖細胞(例えば、精母細胞)を含む。使用する精子細胞が卵子活性化能を有しない場合は人為的に卵子を活性化する。上記性質を有している限り精子細胞は運動性を示す必要はなく、また生存している必要もない。精子細胞の生存は、例えばヨウ化プロピジウム(PI)染色によって確認することができる。成熟精子を使用する場合一般に頭部のみを卵子に注入するので、尾部が切断されていても使用可能であり得る。   In the present specification, the “sperm cell” is a cell contained in the testis, and there is no limitation as long as it has a function in injection into an egg by microinsemination. That is, sperm cells include mature sperm and more immature male germ cells (eg, spermatocytes). If the sperm cells used do not have the ability to activate the egg, the egg is artificially activated. As long as it has the above properties, sperm cells do not need to exhibit motility and do not need to be alive. The survival of sperm cells can be confirmed, for example, by propidium iodide (PI) staining. When using mature sperm, since only the head is generally injected into the egg, it may be usable even if the tail is cut.

本発明において動物の精巣の切片を作製する手段には、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる限り限定はない。1つの実施態様において、切片はクライオスタット(クリオスタットともいう)を使用して作製される。クライオスタットは、病理診断において組織の病変や、細胞内部のタンパク質・糖鎖の局在、DNA・RNAの存在などを知るために、細胞・組織の形態をそのままの状態で保持した像を顕微鏡下で観察する目的で(例えば、手術中に行われる組織診断、すなわち術中迅速診断などに)使用される装置である。具体的には、切片を作製しようとする生体試料(器官など)を凍結組織包埋剤(例えば、OCTコンパウンド)で包んで凍結し、クライオスタットを使用して低温(一般に−10〜−40℃、例えば−20〜−25℃)でミクロトームにより切片を作製し、次いで作製された切片をスライドガラスに付着させる。得られた切片は一般的には染色やインサイチュハイブリダイゼーションに供され観察される(例えば、廣安 誠、Bio View、39号、38−41頁(2002年)、廣川 満良ら、Medical Technology、31巻10号1064〜1068頁(2003年)参照)。従って、この技術は、機能的な細胞を保存する目的では使用されていない。ここで、上記のOCTコンパウンドは代表的な凍結組織包埋剤であり、ポリニルアルコール、ポリエチレングリコール、否活性物質からなる混合物である。人体などへの有害性は確認されていないが、冷凍保存した切片中の精子細胞に対する影響は未知である。   In the present invention, there is no limitation on the means for preparing a testis slice of an animal as long as functional sperm cells can be obtained by injection into an egg by microinsemination. In one embodiment, the section is made using a cryostat (also referred to as a cryostat). Cryostat uses a microscope to keep the morphology of cells and tissues under the microscope in order to know tissue lesions, localization of proteins and sugar chains inside cells, and the presence of DNA and RNA in pathological diagnosis. It is an apparatus used for observation purposes (for example, for tissue diagnosis performed during surgery, that is, rapid diagnosis during surgery). Specifically, a biological sample (such as an organ) to be sliced is frozen by wrapping it in a frozen tissue embedding agent (for example, OCT compound), and using a cryostat (generally −10 to −40 ° C., For example, a section is prepared by a microtome at −20 to −25 ° C., and then the prepared section is attached to a glass slide. The obtained sections are generally subjected to staining and in situ hybridization and observed (for example, Makoto Tsujiyasu, Bio View, 39, 38-41 (2002), Mitsuru Kajikawa et al., Medical Technology, 31 Vol. 10, pages 1064-1068 (2003)). Therefore, this technique has not been used for the purpose of preserving functional cells. Here, the above OCT compound is a typical frozen tissue embedding agent, and is a mixture of polynyl alcohol, polyethylene glycol, and an inactive substance. Although no harmful effects on the human body have been confirmed, the effect on sperm cells in frozen sections is unknown.

切片の厚さは精子細胞の損傷などを回避するためには厚い方が好ましいが、より多数の切片を得るためには薄い方が好ましい。当業者は本願の開示に基づいて適切な切片の厚さを決定することができる。本発明において、切片の厚さは、例えば2〜100μm、好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜25μmである。   The section is preferably thicker in order to avoid damage to sperm cells, but is preferably thinner in order to obtain a larger number of sections. One skilled in the art can determine the appropriate section thickness based on the present disclosure. In the present invention, the thickness of the slice is, for example, 2 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm, more preferably 10 to 25 μm.

保存期間中精子細胞の機能が維持される限り、作製された切片を冷凍保存する際の温度に限定はない。温度は、例えば−80℃〜−5℃、好ましくは−60℃〜−10℃、より好ましくは−40℃〜−20℃、さらに好ましくは−30℃である。温度の低下方法にも限定はなく、冷凍保存しようとする試料を直接冷凍庫に入れても良く、あるいはフリージングコンテナやプログラムされた冷却装置を使用して穏やかに温度を低下させてもよい。また、本発明においては一般に精子の保存に使用されているような凍結保護剤を使用する必要はない。保存期間にも限定はなく期間は、例えば1時間以上、好ましくは5時間以上、より好ましくは1日以上であり、例えば10年以下、好ましくは1年以下、より好ましくは1ヶ月以下である。   As long as the function of sperm cells is maintained during the storage period, there is no limitation on the temperature at which the prepared sections are stored frozen. The temperature is, for example, -80 ° C to -5 ° C, preferably -60 ° C to -10 ° C, more preferably -40 ° C to -20 ° C, and further preferably -30 ° C. There is no limitation on the method for lowering the temperature, and the sample to be stored frozen may be directly put in a freezer, or the temperature may be lowered gently using a freezing container or a programmed cooling device. In the present invention, it is not necessary to use a cryoprotectant which is generally used for sperm storage. There is also no limitation on the storage period, and the period is, for example, 1 hour or more, preferably 5 hours or more, more preferably 1 day or more, for example, 10 years or less, preferably 1 year or less, more preferably 1 month or less.

1つの実施態様において、切片は支持体に付着される。支持体としては任意の材料(ガラス、プラスティックなど)および形態(チューブ、プレートなど)のものを使用することができる。好ましくは、支持体はスライドガラスである。スライドガラスを支持体として用いることにより、切片を解凍して得られた精子細胞を、直ちに顕微授精に使用することができる。   In one embodiment, the section is attached to the support. As the support, any material (glass, plastic, etc.) and form (tube, plate, etc.) can be used. Preferably, the support is a glass slide. By using a slide glass as a support, sperm cells obtained by thawing a section can be used immediately for microinsemination.

冷凍保存した切片を解凍し、顕微授精に使用する精子細胞を得る。詳細には、解凍した切片を適当な培地中で懸濁し、分離した精子細胞を回収する。   Thaw frozen sections to obtain sperm cells for use in microinsemination. Specifically, the thawed section is suspended in an appropriate medium, and the separated sperm cells are collected.

本発明によって機能的な精子細胞が分離した状態で得られたことは予想外であった。これは、凍結保護剤を使用して精子を凍結する従来の方法や、精巣全体を凍結して器官自体が保護剤の代替物として作用し得る場合に比較して、切片を使用する方法には下記のような悪条件が予測されていたからである。例えば、クライオスタットを使用した場合、精巣は一旦凍結され、作製された凍結切片はスライドガラスに付着させる際に解凍され、スライドガラスに付着した切片は冷凍保存され、顕微授精に供する際に冷凍保存された切片が解凍される。すなわち、この場合、精子細胞は2回の凍結融解を経た後に顕微授精に供される。ここで凍結融解が精子細胞の損傷をもたらすことは一般的に知られている(Wakayama, T. et al., Journal of Reproduction and Fertility, 112: 11-17 (1998))。また、切片を作製する際に精子細胞自体が切断される可能性もある。これらの物理的な影響に加えて、切片を作製する際に使用するOCTコンパウンドや、切片化して精子細胞を外気に曝露することによる酸化ストレス(Twigg, J.P. et al., Human Reproduction, 13: 1864-1871 (1998))などが悪影響を及ぼす可能性があった。それにもかかわらず、本発明によって保存された精巣の切片から得られた精子細胞を使用して正常な子孫を効率よく得ることができた。   It was unexpected that the functional sperm cells were obtained in the separated state according to the present invention. This is in contrast to the traditional method of freezing sperm using cryoprotectants and the method of using sections compared to the case where the whole testis is frozen and the organ itself can act as a substitute for the protectant. This is because the following bad conditions were predicted. For example, when a cryostat is used, the testis is once frozen, and the prepared frozen section is thawed when attached to the slide glass, and the section attached to the slide glass is stored frozen and stored frozen for microinsemination. Thawed sections are thawed. That is, in this case, sperm cells are subjected to microinsemination after undergoing two freeze-thaw cycles. Here, it is generally known that freeze-thaw causes damage to sperm cells (Wakayama, T. et al., Journal of Reproduction and Fertility, 112: 11-17 (1998)). In addition, sperm cells themselves may be cut when preparing a section. In addition to these physical effects, the OCT compound used to prepare sections and oxidative stress from sectioning and exposing sperm cells to the open air (Twigg, JP et al., Human Reproduction, 13: 1864 -1871 (1998)) could have an adverse effect. Nevertheless, normal progeny could be efficiently obtained using sperm cells obtained from testicular sections preserved according to the present invention.

本発明は、例えば、実験動物または家畜として有用な動物の系統保存に有用である。また、本発明は、射出精液中には精子が認められないが精巣組織には精子が存在する場合の男性不妊(すなわち、精子形成障害に起因する男性不妊)の治療に使用され得る。さらに、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)は免疫系の細胞に感染するが、精巣の精細管の内腔部は精巣−血管関門によって免疫系から隔離されているので、本発明によれば、HIV感染男性の精細管の内腔部からHIVが存在しない精子細胞を得ることができる。   The present invention is useful for strain preservation of animals useful as, for example, laboratory animals or livestock. The present invention can also be used for the treatment of male infertility (ie, male infertility due to impaired spermatogenesis) when no sperm is found in the injected semen but sperm is present in the testicular tissue. Furthermore, although human immunodeficiency virus (HIV) infects cells of the immune system, the lumen of the testicular seminiferous tubule is isolated from the immune system by the testis-blood vessel barrier, so according to the present invention, HIV infection Sperm cells without HIV can be obtained from the lumen of the male seminiferous tubule.

精子を組織切片として保存できることのさらなる利点は、多大な保存スペースを要しない点である。組織切片は非常に薄いため、シート状(もしくは「本」のような形態)での保存が可能になると思われる。また例えば1匹のマウスから理論上数百サンプルを作製可能である。さらに、凍結サンプルの送付も手紙のような状態で送付可能になると思われ、従来法(発泡スチロールの容器に梱包)より簡便になると予想される。   A further advantage of being able to store sperm as a tissue section is that it does not require significant storage space. Tissue sections are very thin and may be stored in sheet form (or “book” form). For example, several hundred samples can theoretically be prepared from one mouse. Furthermore, it is expected that a frozen sample can be sent in a letter-like state, which is expected to be simpler than the conventional method (packed in a foamed polystyrene container).

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

精巣切片の作成とその凍結保存
マウスはB6D2F1(C57BL/6×DBA/2;以下、BDF1)の成熟雄個体(10週齢)を使用し、凍結切片の作製は通常の組織切片作成方法に従った。具体的には、BDF1の雄マウスより精巣を採取し、OCTコンパウンド(Sakura Finetechnical Co., Ltd.)に包埋した。冷凍庫(−30℃)で凍結後、クライオスタット(MICROM社)を用いて厚さ10μmまたは25μmの凍結切片を作製した。作製した切片はスライドガラスに付着させ、−30℃で保存した。
Preparation of testicular slices and cryopreservation The mice used were B6D2F1 (C57BL / 6 × DBA / 2; hereinafter referred to as BDF1) adult male individuals (10 weeks old). It was. Specifically, testes were collected from BDF1 male mice and embedded in OCT compound (Sakura Finetechnical Co., Ltd.). After freezing in a freezer (−30 ° C.), frozen sections having a thickness of 10 μm or 25 μm were prepared using a cryostat (MICROM). The prepared section was attached to a glass slide and stored at −30 ° C.

精巣凍結切片からの精子細胞の回収と顕微授精による子孫の作出
保存後24時間(1日)または1ヶ月の凍結切片から精子の回収を試みた。まず、スライドガラスに付着させた精巣切片から精子を回収するため、スライドガラスをNIM溶液(Kuretake S. et al. Fertilization and development of mouse oocytes injected with isolated sperm heads. Biology of Reproduction, 55:789-795. (1996))に浸した(4℃、2分)。その後マイクロピペットを用いて精巣切片をスライドガラスから剥離し、1.5mlのマイクロチューブに移した。マイクロピペットを用いてよく懸濁し、2300gで2分間遠心した。上清を捨てた後、NIM溶液に再懸濁し、顕微授精まで4℃で保存した。
Recovery of sperm cells from testicular frozen sections and generation of offspring by microinsemination Attempts were made to recover spermatozoa from frozen sections 24 hours (1 day) or 1 month after storage. First, in order to collect spermatozoa from the testis slices attached to the slide glass, the slide glass was removed from the NIM solution (Kuretake S. et al. Fertilization and development of mouse oocytes injected with isolated sperm heads. Biology of Reproduction, 55: 789-795 (1996)) (4 ° C., 2 minutes). Thereafter, the testis section was detached from the slide glass using a micropipette and transferred to a 1.5 ml microtube. It was well suspended using a micropipette and centrifuged at 2300 g for 2 minutes. After discarding the supernatant, it was resuspended in a NIM solution and stored at 4 ° C. until microinsemination.

顕微授精による子孫の作出はKimura and Yanagimachiの方法(Kimura Y and Yanagimachi R. Intracytoplasmic sperm injection in the mouse. Biology of Reproduction, 52: 709-720. (1995))に従って行った。具体的には、まず、BDF1の雌マウスに過排卵処理(ウマ絨毛性性腺刺激ホルモン(eCG)(5IU)を投与し、48時間後にヒト胎盤性性刺激ホルモン(hCG)(5IU)を投与)を施し、卵管より卵子を採取した。卵子の周りの卵丘細胞はヒアルロニダーゼを用いて乖離し、得られた卵子はCZB培地(Chatot CL et al. An improved culture medium supports development of random-bred 1-cell mouse embryos in vitro. Journal of Reproduction and Fertility, 86: 679-688. (1989))を用いて37℃、5%COで培養した。 Progeny generation by microinsemination was performed according to the method of Kimura and Yanagimachi (Kimura Y and Yanagimachi R. Intracytoplasmic sperm injection in the mouse. Biology of Reproduction, 52: 709-720. (1995)). Specifically, first, superovulation treatment (equine chorionic gonadotropin (eCG) (5 IU) is administered to female mice of BDF1 and human placental sexual stimulating hormone (hCG) (5 IU) is administered 48 hours later) The egg was collected from the oviduct. The cumulus cells around the ovum dissociate using hyaluronidase, and the resulting ovum is a CZB medium (Chatot CL et al. An improved culture medium supports development of random-bred 1-cell mouse embryos in vitro. Journal of Reproduction and Fertility, 86: 679-688. (1989)) and cultured at 37 ° C. and 5% CO 2 .

先に調製しておいた精子懸濁液を12%ポリビニルピロリドン(PVP)溶液に懸濁し、ピエゾパルスにより精子頭部のみを回収した。これらの精子頭部を未授精卵に注入することにより顕微授精を行った。授精後の卵子はCZB培地で24時間培養し、2細胞期に発生した胚を偽妊娠マウスへ移植した。これらのマウスは移植後18.5日で帝王切開し、子孫の有無を確認した。   The previously prepared sperm suspension was suspended in a 12% polyvinylpyrrolidone (PVP) solution, and only the sperm head was collected by piezopulse. Microinsemination was performed by injecting these sperm heads into unfertilized eggs. The inseminated ova were cultured in CZB medium for 24 hours, and embryos that developed at the 2-cell stage were transplanted into pseudopregnant mice. These mice were cesarean section at 18.5 days after transplantation to confirm the presence or absence of offspring.

結果
精巣切片をスライドガラスとして保存し(図1a)、精子の回収を試みた。精子回収前の切片を顕微鏡により観察したところ、図1b,cのように精子形成を確認することができた。マイクロピペットにより切片を剥離後、細胞懸濁液を作製したところ(図1d)、尾部が切断された精子だが顕微授精可能な細胞懸濁液を調製することに成功した(図1e−g)。また、ヨウ化プロピジウム(PI)染色により精子を染色したところ、これらの精子は細胞としては死んでいることが明らかとなった(図1h)。
Results Testicular sections were preserved as glass slides (FIG. 1a), and sperm collection was attempted. When the section before sperm collection was observed with a microscope, formation of sperm could be confirmed as shown in FIGS. After detaching the section with a micropipette, a cell suspension was prepared (FIG. 1d). As a result, a cell suspension that was capable of microinsemination although the tail was cut (FIG. 1e-g) was successfully prepared. Further, when sperm was stained by propidium iodide (PI) staining, it was revealed that these sperm were dead as cells (FIG. 1h).

次にこれらの精子細胞の授精・発生能を顕微授精ICSIにより確認した。10μmおよび25μmの精巣切片を−30℃で24時間(1日)保存しICSIを行ったところ、90%以上の胚で前核が形成され、そのうち60〜70%程度の胚が2細胞期胚へと発生した(表1)。これらの2細胞期胚を偽妊娠マウスへ移植したところ、移植した胚の10〜20%が正常な子孫へと発生した(表1、図1i)。以上の結果から、精巣切片から調製した精子は正常な授精・発生能を有していることが明らかとなった。   Next, the insemination / development ability of these sperm cells was confirmed by microinsemination ICSI. When 10 μm and 25 μm testis sections were stored at −30 ° C. for 24 hours (1 day) and ICSI was performed, 90% or more of the embryos formed pronuclei, of which about 60 to 70% of embryos were 2 cell stage embryos (Table 1). When these 2-cell embryos were transplanted into pseudopregnant mice, 10-20% of the transplanted embryos developed into normal offspring (Table 1, FIG. 1i). From the above results, it was revealed that spermatozoa prepared from testis slices have normal insemination / development ability.

さらに、1ヶ月保存した精巣切片から精子を調製し、ICSIを行ったところ、24時間保存の精子と同等の成績で子孫を作出することに成功した(表1)。また、この方法により得られたマウスを観察したところ、成長や生殖能力に異常は認められず、正常なマウスが得られていると考えられる。これらの結果から、機能的な精子細胞を精巣凍結切片として保存可能なことが明らかとなった。   Furthermore, when spermatozoa were prepared from testis sections stored for 1 month and subjected to ICSI, they succeeded in producing offspring with the same results as sperms stored for 24 hours (Table 1). In addition, when the mice obtained by this method were observed, no abnormalities were observed in growth or fertility, and it is considered that normal mice were obtained. From these results, it became clear that functional sperm cells can be stored as testicular frozen sections.

また、全ての実験区において25μmの切片から調製した精子の方が10μmの切片から調製した精子より成功率が高かった(表1)。このことは切片化することにより精子がある程度のダメージを受けていることが示唆される。   In all experimental sections, sperm prepared from 25 μm sections had a higher success rate than sperm prepared from 10 μm sections (Table 1). This suggests that the spermatozoa are damaged to some extent by sectioning.

Figure 2009005651
Figure 2009005651

本発明により、簡便かつ効率的な精子細胞の保存方法が提供される。   The present invention provides a simple and efficient method for preserving sperm cells.

凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:スライドガラスで凍結保存した精巣切片。FIG. 2 shows the collection of sperm from a frozen section and the production of its progeny: a testis section cryopreserved on a glass slide. 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:保存した精巣切片(精子形成が確認できる)。FIG. 2 shows the collection of sperm from a frozen section and the production of its progeny: a preserved testis section (where spermatogenesis can be confirmed). 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:保存した精巣切片(精子形成が確認できる)。FIG. 2 shows the collection of sperm from a frozen section and the production of its progeny: a preserved testis section (where spermatogenesis can be confirmed). 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:精巣切片から調製した精子細胞。FIG. 2 shows the collection of sperm from frozen sections and the production of their progeny: sperm cells prepared from testis sections. 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:精子(正常に近い精子細胞)It is a figure which shows collection | recovery of the spermatozoon from a frozen section, and production of the offspring: Sperm (sperm cell near normal) 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:精子(尾部が切断された精子細胞)It is a figure which shows collection | recovery of the sperm from a frozen section, and production of the offspring: Sperm (sperm cell by which the tail part was cut | disconnected) 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:精子(尾部が切断された精子細胞)It is a figure which shows collection | recovery of the sperm from a frozen section, and production of the offspring: Sperm (sperm cell by which the tail part was cut | disconnected) 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:PI染色した精子細胞。FIG. 1 shows sperm recovery from frozen sections and production of their progeny: PI-stained sperm cells. 凍結切片からの精子の回収とその子孫の作出を示す図である:顕微授精により作出したマウス。FIG. 2 shows the collection of sperm from a frozen section and the production of its progeny: a mouse produced by microinsemination.

Claims (18)

(i)精子細胞を含む、動物の精巣の切片を作製する工程;および
(ii)作製された切片を冷凍保存する工程、
を包含する、精子細胞の保存方法であって、冷凍保存した切片を解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる、方法。
(I) producing a section of an animal testis containing sperm cells; and (ii) cryopreserving the produced section.
A method of preserving sperm cells, comprising thawing a cryopreserved section to obtain functional sperm cells upon injection into an egg by microinsemination.
切片がクライオスタットを使用して作製される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the section is made using a cryostat. 切片の厚さが10〜25μmである、請求項1または2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the section is 10 to 25 µm. 冷凍保存が1日〜1ヶ月の期間行われる、請求項1〜3のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the frozen storage is performed for a period of 1 day to 1 month. 冷凍保存が−30℃で行われる、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the cryopreservation is performed at -30 ° C. 作製された切片が支持体に付着される、請求項1〜5のいずれか1項記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the prepared section is attached to a support. 精子細胞を含む、動物の精巣の切片を作製する工程を包含する、精子細胞保存用切片の製造方法であって、作製された切片を冷凍保存後解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる、方法。   A method for producing a section for storing sperm cells, comprising a step of preparing a section of an animal testis containing sperm cells, and injecting the prepared section into an egg by microinsemination by thawing after cryopreservation In which functional sperm cells are obtained. 切片がクライオスタットを使用して作製される、請求項7記載の方法。   8. The method of claim 7, wherein the section is made using a cryostat. 切片の厚さが10〜25μmである、請求項7または8記載の方法。   The method according to claim 7 or 8, wherein the thickness of the section is 10 to 25 µm. 冷凍保存が1日〜1ヶ月の期間行われる、請求項7〜9のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the frozen storage is performed for a period of 1 day to 1 month. 冷凍保存が−30℃で行われる、請求項7〜10のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the cryopreservation is performed at -30 ° C. 作製された切片が支持体に付着される、請求項7〜11のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 7 to 11, wherein the prepared section is attached to a support. 精子細胞を含む、動物の精巣の切片を含む、精子細胞保存用組成物であって、切片を冷凍保存後解凍することによって、顕微授精による卵子への注入において機能的な精子細胞が得られる、組成物。   A composition for preserving sperm cells, including a section of an animal testis, containing sperm cells, and thawing the sections after cryopreservation to obtain functional sperm cells in injection into an egg by microinsemination, Composition. 切片がクライオスタットを使用して作製される、請求項13記載の組成物。   14. The composition of claim 13, wherein the section is made using a cryostat. 切片の厚さが10〜25μmである、請求項13または14記載の組成物。   The composition according to claim 13 or 14, wherein the section has a thickness of 10 to 25 µm. 冷凍保存が1日〜1ヶ月の期間行われる、請求項13〜15のいずれか1項記載の組成物。   The composition according to any one of claims 13 to 15, wherein the frozen storage is performed for a period of 1 day to 1 month. 冷凍保存が−30℃で行われる、請求項13〜16のいずれか1項記載の組成物。   The composition according to any one of claims 13 to 16, wherein the cryopreservation is performed at -30 ° C. 切片が支持体に付着されている、請求項13〜17のいずれか1項記載の組成物。   18. A composition according to any one of claims 13 to 17, wherein the section is attached to a support.
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