JP6829435B2 - 哺乳動物核移植胚の発生率向上法 - Google Patents
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Description
〔1〕以下の工程(a)及び(b)を備えたことを特徴とする哺乳動物核移植胚の作出効率の改善方法。
(a)哺乳動物の核移植胚を、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中で培養する工程;
(b)前記工程(a)で培養した哺乳動物の核移植胚を、ビタミンCと、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中に移し、培養する工程;
〔2〕前記工程(b)で培養した哺乳動物の核移植胚を、脱イオン化血清アルブミンを含み、かつヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、ビタミンCとを含まない培養液中に移し、胚ゲノムが活性化するまで培養する工程(c)をさらに備えたことを特徴とする上記〔1〕に記載の改善方法。
〔3〕哺乳動物がマウスの場合、胚ゲノムの活性化時期が2細胞期胚であり、哺乳動物がブタの場合、胚ゲノムの活性化時期が4細胞期胚であることを特徴とする上記〔2〕に記載の改善方法。
〔4〕ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤が、トリコスタチンA(TSA)であることを特徴とする上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の改善方法。
〔5〕脱イオン化血清アルブミンが、脱イオン化ウシ血清アルブミンであることを特徴とする上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の改善方法。
〔6〕以下の工程(a)及び(b)を備えたことを特徴とする哺乳動物核移植胚の作出方法。
(a)哺乳動物の核移植胚を、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中で培養する工程;
(b)前記工程(a)で培養した哺乳動物の核移植胚を、ビタミンCと、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中に移し、培養する工程;
〔7〕前記工程(b)で培養した哺乳動物の核移植胚を、脱イオン化血清アルブミンを含み、かつヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、ビタミンCとを含まない培養液中に移し、胚ゲノムが活性化するまで培養する工程(c)をさらに備えたことを特徴とする上記〔6〕に記載の作出方法。
〔8〕哺乳動物がマウスの場合、胚ゲノムの活性化時期が2細胞期胚であり、哺乳動物がブタの場合、胚ゲノムの活性化時期が4細胞期胚であることを特徴とする上記〔7〕に記載の作出方法。
〔9〕ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤が、トリコスタチンA(TSA)であることを特徴とする上記〔6〕〜〔8〕のいずれかに記載の作出方法。
〔10〕脱イオン化血清アルブミンが、脱イオン化ウシ血清アルブミンであることを特徴とする上記〔6〕〜〔9〕のいずれかに記載の作出方法。
1−1 ビタミンC濃度の検討
ビタミンC濃度と、マウス核移植胚の発生率との関連を調べた。具体的には、以下の手順に従って実験を行った。まず、核移植のドナーとして用いる体細胞を、6%の脱イオン化ウシ血清アルブミン(d−BSA)を含むHepes−CZB培養液中に静置し、不活性化センダイウイルス(HVJ Envelope;HVJ−E)を用い、文献「Isaji et al., J. Reprod. Dev. 2015, 61: 503-510.」に記載の方法に従って、マウス除核卵子に移植し、マウス核移植卵子を作製した。ドナー細胞の移植(注入)後のマウス核移植卵子を、0.3% d−BSAを含むKSOM培養液中で1時間培養し、PCC(Premature Chromosome Condensation)が起きていることを確認した。その後、マウス核移植卵子を、各種濃度(1μg/mL、10μg/mL、25μg/mL、又は50μg/mL)のビタミンC(Sigma-Aldrich社製)を含み、かつ0.3% d−BSA、5mM 塩化ストロンチウム、2mM EGTA、及び5μg/mL サイトカラシンBを含むKSOM培養液中に移し、活性化(胚発生誘導)処理を開始した。活性化処理は、文献「Isaji et al., J. Reprod. Dev. 2015, 61: 503-510.」に記載の方法に従って行った。6時間の培養後、上記各種濃度のビタミンC及び0.3% d−BSAを含むKSOM培養液中に移し、さらに18時間培養した(ビタミンC処理群)。すなわち、活性化処理後のマウス核移植胚を、計24時間ビタミンC及びd−BSAを含むKSOM培養液中で培養した。なお、比較例として、ビタミンC不含の培養液にて活性化処理したマウス核移植胚を、ビタミンC不含のd−BSA含有KSOM培養液中で、計24時間培養した(無処理群)。その後、マウス核移植胚の2細胞期胚までの発生率及び胚盤胞期胚までの発生率を解析した。
その結果、2細胞期胚までの発生率は、培養液中のビタミンCの濃度(終濃度)いずれを用いた場合でほとんど変わらず高かったものの、胚盤胞期胚までの発生率は、ビタミンCの終濃度が1(μg/mL)の場合、ビタミンCの終濃度が10(μg/mL)、25(μg/mL)、及び50(μg/mL)の場合と比べ、2/3以下に低下(P<0.05)していた(表1参照)。
この結果は、マウス核移植胚の発生率を上昇(改善)させるビタミンCの終濃度は、少なくとも10(μg/mL)以上であれば十分であることを示している。そこで、以下の実験は、ビタミンCの終濃度を10(μg/mL)に固定して行った。
ビタミンCによる処理期間と、マウス核移植胚の発生率との関連を調べた。具体的には、上記「1−1」の項目に記載の「ビタミンC処理群」におけるビタミンC処理期間、すなわち、マウス核移植卵子の活性化処理後0〜24時間を、0〜15時間、0〜8時間、又は8〜15時間に代えたときの2細胞期胚までの発生率及び胚盤胞期胚までの発生率を解析した。
その結果、2細胞期胚までの発生率は、ビタミンCの処理期間がいずれの場合でもほとんど変わらず高かったものの、胚盤胞期胚までの発生率は、ビタミンCの処理期間が、マウス核移植胚の活性化処理後0〜8時間の場合、0〜15時間や、8〜15時間の場合と比べ、74%以下まで低下(P<0.05)していた(表2参照)。
この結果は、マウス核移植胚の発生率を上昇(改善)させるビタミンCの処理期間は、少なくとも、マウス核移植卵子の活性化処理(マウス核移植胚の発生開始)後8〜15時間を含む期間であれば十分であることを示している。そこで、以下の実験は、ビタミンCの処理期間を、マウス核移植卵子の活性化処理(マウス核移植胚の発生開始)後8〜15時間に固定して行った。
ビタミンCは抗酸化作用を有することが知られている。そこで、上記「1−2」の項目に記載の「8〜15時間のビタミンC処理群」において、ビタミンCに代えて、ビタミンC以外の抗酸化剤、すなわち、ビタミンEやN−アセチル−L−システイン(NAC)を用いた場合の2細胞期胚までの発生率及び胚盤胞期胚までの発生率を解析した。その結果、胚盤胞期胚までの発生率は、ビタミンE及びNACのいずれを用いた場合でも、ビタミンCを用いたときに認められた改善効果は、認められなかった(表3参照)。
この結果は、マウス核移植胚の発生率を上昇(改善)させるためには、ビタミンC以外の抗酸化剤は、代用できないことを示している。
HDAC阻害剤、ビタミンC、及び脱イオン化血清アルブミンの組合せと、クローンマウスの作出効率との関連を調べた。具体的には、上記「1−1」の項目に記載の方法に従ってPCCが起きていることを確認したマウス核移植卵子を、50nM TSA(Sigma-Aldrich社製)、0.3% d−BSA、5mM 塩化ストロンチウム、2mM EGTA、及び5μg/mL サイトカラシンBを含むKSOM培養液中で活性化処理し、6時間の培養後、50nM TSA、及び0.3% d−BSAを含むKSOM培養液中に移し、さらに2時間培養した。すなわち、活性化処理後のマウス核移植胚を、計8時間(活性化処理後から8時間の間)TSA及びd−BSAを含むKSOM培養液中で培養した。比較例としてTSAを添加せずに8時間培養した区を設けた。次いで、培養したマウス核移植胚を、10μg/mLのビタミンC、及び0.3%のd−BSAを含むKSOM培養液中に移し、或いは、比較例としてビタミンC不含のd−BSA含有KSOM培養液中に移し、さらに7時間(活性化処理後8時間から15時間の間)培養した。その後、培養したマウス核移植胚を、TSA及びビタミンC不含のd−BSA含有KSOM培養液中に移し、マウス胚ゲノムが活性化する2細胞期胚(活性化処理後16〜24時間)まで培養した。得られたマウス2細胞期胚を、文献「Isaji et al., J. Reprod. Dev. 2015, 61: 503-510.」に記載の方法に従って、仮母へ胚移植し、体細胞クローンマウス胚の産仔への発生率(クローンマウスの産仔率)を解析した(図1A参照)。なお、上記d−BSAは、ウシ血清アルブミン(Sigma-Aldrich社製)を、文献「Isaji et al., J. Reprod. Dev. 2015, 61: 503-510.」に記載の方法に従って、イオン交換樹脂を用いて脱イオン化処理することにより調製した。また、d−BSAは、マウス除核卵子の培養液中にも加えた。
この結果は、マウス核移植胚を、HDAC阻害剤及び脱イオン化血清アルブミンを含む培養液中で培養し、その後、ビタミンC及び脱イオン化血清アルブミンを含む培養液中で培養すると、マウス核移植胚の発生効率(作出効率)が改善(上昇)し、その結果、クローンマウスの作出効率が改善(上昇)することを示している。
脱イオン化状態の血清アルブミンがマウス核移植胚の発生に及ぼす影響を解析した。具体的には、上記「1−4」の項目に記載の「HDAC阻害剤及びビタミンC処理群」において、脱イオン化ウシ血清アルブミン(d−BSA)に代えて、脱イオン化未処理のウシ血清アルブミン(BSA)を用いた場合の2細胞期胚までの発生率及び胚盤胞期胚までの発生率を解析した。その結果、2細胞期胚までの発生率は、BSAを用いた場合(表4の「BSA処理群」参照)、及びd−BSAを用いた場合(表4の「d−BSA処理群」参照)の両者でほとんど変わらず高かったものの、胚盤胞期胚までの発生率は、脱イオン化未処理のウシ血清アルブミンを用いた場合は、脱イオン化ウシ血清アルブミンを用いた場合と比べ半分以下に低下(P=0.05)していた(表4及び図2参照)。
この結果は、マウス核移植胚の発生率を上昇(改善)させるためには、脱イオン化血清アルブミン(脱イオン化未処理の血清アルブミンではなく)を用いることが必要であることを示している。
活性化処理後のマウス核移植胚を、10時間TSAで処理すると、胚盤胞期胚までの発生率が上昇することが知られている(文献「Biochem Biophys Res Commun. 2006 Feb 3;340(1):183-9.」参照)。かかる従来技術と、本実施例で得られた上記結果を総合すると、マウス核移植胚の発生開始後から8時間を含む期間、HDAC阻害剤及び脱イオン化血清アルブミンを含む培養液中で培養し、その後、培養したマウス核移植胚を、胚発生開始後少なくとも8時間から15時間を含む期間、少なくとも10(μg/mL)以上のビタミンC及び脱イオン化血清アルブミンを含む培養液中に移し、培養すると、核移植胚の胚盤胞期胚までの発生率が改善(上昇)し、その結果、クローンマウスの作出効率が改善(上昇)することを示している。
2−1 HDAC阻害剤、ビタミンC、及び脱イオン化血清アルブミンとの組合せによるブタ核移植胚の作出方法
オスブタ耳由来の線維芽細胞(体細胞ドナー)の核を用い、特開2002−125516号公報に記載の方法に従って、ブタ核移植卵子の作製と、ブタ核移植卵子の活性化(胚発生誘導)処理を、1.5kV/cm、100μsec.×1回の条件下で行った後、以下の条件1〜5に従ってブタ核移植胚の培養を行い、胚盤胞期胚までの発生率を解析した。
その結果、TSA処理により胚盤胞期胚までの発生率が改善することが確認された(表5の条件1と条件2との比較)。また、TSA及びビタミンCの組合せによる効果は、ブタ核移植胚を、TSA及びビタミンCを同時に処理した場合(条件3及び5)は認められず(表5の条件2と、条件3及び5との比較)、TSA処理後に、ビタミンCを順次処理した場合(条件4)に認められた(表5の条件2と、条件4との比較)。
この結果は、ブタ核移植胚を、HDAC阻害剤及び脱イオン化血清アルブミンを含む培養液中で培養し、その後、培養したブタ核移植胚を、ビタミンC及び脱イオン化血清アルブミンを含む培養液中に移し、培養すると、核移植胚の胚盤胞期胚までの発生率が改善(上昇)することを示しており、マウス核移植胚を用いた実験結果を支持している。
〔1〕活性化処理後、ブタ核移植胚を、5μg/mLのサイトカラシンB(CB)(Sigma社製、Cat.No.C−6762)を含む、0.3%の脱イオン化未処理のBSA(Sigma社製)含有PZM培養液(文献「Biol. Reprod. 2002; 66: 112-119」参照)(以下、「CB/PZM培養液」という)中で2時間培養
〔2〕工程〔1〕で培養したブタ核移植胚を、0.3%のd−BSA含有PZM培養液(以下、「mPZM培養液」という)中に移し、ブタ胚ゲノムが活性化する4細胞期胚(活性化処理後48時間)まで培養
〔1〕活性化処理後、ブタ核移植胚を、50nMのTSA(Sigma-Aldrich社製)を含むCB/PZM培養液(以下、「TSA/CB/PZM培養液」という)中で2時間培養
〔2〕工程〔1〕で培養したブタ核移植胚を、50nMのTSAを含むmPZM培養液(以下、「TSA/mPZM培養液」という)中に移し、16〜18時間培養
〔3〕工程〔2〕で培養したブタ核移植胚を、mPZM培養液中に移し、ブタ胚ゲノムが活性化する4細胞期胚(活性化処理後48時間)まで培養
〔1〕活性化処理後、ブタ核移植胚を、TSA/CB/PZM培養液中で2時間培養
〔2〕工程〔1〕で培養したブタ核移植胚を、10μg/mLのビタミンC(Sigma-Aldrich社製)を含むTSA/mPZM培養液(以下、「TSA/VC/mPZM培養液」という)中に移しで16〜18時間培養
〔3〕工程〔2〕で培養したブタ核移植胚を、mPZM培養液中に移し、ブタ胚ゲノムが活性化する4細胞期胚(活性化処理後48時間)まで培養
〔1〕活性化処理後、ブタ核移植胚を、TSA/CB/PZM培養液中で2時間培養
〔2〕工程〔1〕で培養したブタ核移植胚を、TSA/mPZM培養液中に移し、16〜18時間培養
〔3〕工程〔2〕で培養したブタ核移植胚を、10μg/mLのビタミンCを含むmPZM培養液(以下、「VC/mPZM培養液」という)中に移し、24時間培養
〔4〕工程〔3〕で培養したブタ核移植胚を、mPZM培養液中に移し、ブタ胚ゲノムが活性化する4細胞期胚(活性化処理後48時間)まで培養
〔1〕活性化処理後、ブタ核移植胚を、TSA/CB/PZM培養液中で2時間培養
〔2〕工程〔1〕で培養したブタ核移植胚を、TSA/VC/mPZM培養液中に移し、16〜18時間培養
〔3〕工程〔2〕で培養したブタ核移植胚を、VC/mPZM培養液中に移し、24時間培養
〔4〕工程〔3〕で培養したブタ核移植胚を、mPZM培養液中に移し、ブタ胚ゲノムが活性化する4細胞期胚(活性化処理後48時間)まで培養
ブタ核移植卵子の作製時及び活性化直後の培養に用いる液中に、d−BSAを添加した場合、ブタ核移植胚の発生に及ぼす影響を解析した。具体的には、上記「2−1」の項目に記載の条件4において、ブタ核移植卵子の作製の際、体細胞核注入操作に用いる体細胞懸濁液及び注入操作ドロップ培養液(以下、「核移植卵子作製時の培養液」ともいう)と、ブタ核移植卵子の活性化処理後の2時間培養に用いる培養液(以下、「核移植卵子活性化直後の培養液」ともいう)として、PZM培養液(脱イオン化未処理のBSA含有培養液)又はmPZM培養液(脱イオン化BSA含有培養液)を用いた場合の、ブタ核移植胚の胚盤胞期胚までの発生率を解析した。
その結果、ブタ核移植胚の胚盤胞期胚までの発生率は、「核移植卵子作製時の培養液」、及び「核移植卵子活性化直後の培養液」の両方の培養液として、mPZM培養液を用いた場合(表6の「条件4−1」)、「核移植卵子作製時の培養液」、又は「核移植卵子活性化直後の培養液」のいずれか一方の培養液としてmPZM培養液を用いた場合(表6の「条件4−2」及び「条件4−3」)や、「核移植操作時の培養液」、及び「活性化直後の培養液」の両方の培養液として、PZM培養液を用いた場合(表6の「条件4−4」)と比べ、上昇(改善)することが示された。
この結果は、核移植卵子作製時に用いる体細胞懸濁液や注入操作ドロップ培養液、及び核移植卵子活性化直後(少なくとも2時間)の培養液中に、脱イオン化血清アルブミン(脱イオン化未処理の血清アルブミンではなく)を添加すると、ブタ核移植胚の発生率はより上昇(改善)することを示している。
Claims (10)
- 以下の工程(a)及び(b)を備えたことを特徴とする非ヒト哺乳動物核移植胚の作出効率の改善方法。
(a)非ヒト哺乳動物の核移植胚を、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中で培養する工程;
(b)前記工程(a)で培養した非ヒト哺乳動物の核移植胚を、ビタミンCと、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中に移し、培養する工程; - 前記工程(b)で培養した非ヒト哺乳動物の核移植胚を、脱イオン化血清アルブミンを含み、かつヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、ビタミンCとを含まない培養液中に移し、胚ゲノムが活性化するまで培養する工程(c)をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の改善方法。
- 非ヒト哺乳動物がマウスの場合、胚ゲノムの活性化時期が2細胞期胚であり、非ヒト哺乳動物がブタの場合、胚ゲノムの活性化時期が4細胞期胚であることを特徴とする請求項2に記載の改善方法。
- ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤が、トリコスタチンA(TSA)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の改善方法。
- 脱イオン化血清アルブミンが、脱イオン化ウシ血清アルブミンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の改善方法。
- 以下の工程(a)及び(b)を備えたことを特徴とする非ヒト哺乳動物核移植胚の作出方法。
(a)非ヒト哺乳動物の核移植胚を、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中で培養する工程;
(b)前記工程(a)で培養した非ヒト哺乳動物の核移植胚を、ビタミンCと、脱イオン化血清アルブミンとを含む培養液中に移し、培養する工程; - 前記工程(b)で培養した非ヒト哺乳動物の核移植胚を、脱イオン化血清アルブミンを含み、かつヒストン脱アセチル化酵素阻害剤と、ビタミンCとを含まない培養液中に移し、胚ゲノムが活性化するまで培養する工程(c)をさらに備えたことを特徴とする請求項6に記載の作出方法。
- 非ヒト哺乳動物がマウスの場合、胚ゲノムの活性化時期が2細胞期胚であり、非ヒト哺乳動物がブタの場合、胚ゲノムの活性化時期が4細胞期胚であることを特徴とする請求項7に記載の作出方法。
- ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤が、トリコスタチンA(TSA)であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の作出方法。
- 脱イオン化血清アルブミンが、脱イオン化ウシ血清アルブミンであることを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の作出方法。
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