JP6838232B2 - 精液用保存液、及びそれを用いた精液輸送方法 - Google Patents
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Description
[1] タンパク質の脱リン酸化阻害剤を含有することを特徴とする、精液用保存液。
[2] 前記精液が、哺乳動物由来の精液である、[1]に記載の精液用保存液。
[3] 前記脱リン酸化阻害剤が、前記精液中に含まれる精子タンパク質の脱リン酸化を阻害する阻害剤である、[1]又は[2]に記載の精液用保存液。
[4] 前記精子タンパク質が、精子の運動性に関連し、SDS−PAGEで求められる質量が50〜100キロダルトン(kDa)のタンパク質である、[3]に記載の精液用保存液。
[5] 前記脱リン酸化阻害剤が、酸性ホスファターゼ阻害剤、アルカリホスファターゼ阻害剤又はチロシンホスファターゼ阻害剤である、[1]〜[4]のいずれかに記載の精液用保存液。
[6] 前記脱リン酸化阻害剤が、イミダゾール、フッ化ナトリウム又はモリブデン酸ナトリウムである、[1]〜[5]のいずれかに記載の精液用保存液。
[7] 前記脱リン酸化阻害剤の含有量が、1〜100mMである、[1]〜[6]のいずれかに記載の精液用保存液。
[8] 精子のエネルギー源となる糖をさらに含有する、[1]〜[7]のいずれかに記載の精液用保存液。
[9] 前記糖が、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース、ラフィノース、フルクトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、ゲンチオオリゴ糖、又はガラクトオリゴ糖である、[8]に記載の精液用保存液。
[10] 浸透圧計(オズモメーター)を用いて測定される浸透圧が、230〜400mmol/kgである、[1]〜[9]のいずれかに記載の精液用保存液。
[11] 緩衝剤をさらに含有する、[1]〜[10]のいずれかに記載の精液用保存液。
[12] 緩衝剤が、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン又はクエン酸である、[1]〜[11]のいずれかに記載の精液用保存液。
[13] 前記哺乳動物が、ウシ、水牛、ブタ、ヤギ、ウマ又はヒツジである、[2]〜[12]のいずれかに記載の精液用保存液。
[14] 精液を含有する、[1]〜[13]のいずれかに記載の精液用保存液からなる、精液含有保存液。
[15] 前記精液が、凍結保存した精液を融解してなる精液である、[14]に記載の精液含有保存液。
[16] [14]に記載の精液含有保存液を、ミネラルオイルと接触させた状態で輸送することを特徴とする、精液輸送方法。
[17] [14]に記載の精液含有保存液を、不活性ガスを含有する気体と接触させ、酸素体積比が20.1%以下となる状態で輸送することを特徴とする、精液輸送方法。
[18] 前記不活性ガスが、水素ガス、窒素ガス又はアルゴンガスである、[17]に記載の精液輸送方法。
本発明における精子運動性や生存性を維持するメカニズムとしては、脱リン酸化阻害といったタンパク質のリン酸化の制御により保存・輸送中の精子の代謝を抑えられることや、精子運動性や生存性に関わるタンパク質の特異的なリン酸化の制御により保存・輸送後、さらには凍結融解後の精子運動性を維持できるようになること、などが考えられる。
本発明の精子用保存液は、精子のエネルギー源として糖成分を含有しても良い。糖としては、グルコース、フルクトース、スクロース、ラクトース等に加えて、ラフィノース、フルクトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、ゲンチオオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖等の、オリゴ糖が挙げられる。
糖成分の濃度は、1〜150mMが好ましい。
本発明の精子用保存液の浸透圧は、230〜400mmol/kgが好ましく、250〜350mmol/kgがより好ましい。
緩衝剤としては、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンが好ましい。
pH調整のための緩衝剤としては、クエン酸が好ましい。
ミネラルオイルは、精製されたパラフィン系であれば特に限定されないが、医療用軟膏基剤として用いられるものが好ましい。
不活性ガスとしては、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられる。
下記表1記載の各物質を表1の組成になるように秤量し、蒸留水を加えて100mLにし、トリスクエン酸緩衝糖液(TC液)100mLを調製した。
5頭のホルスタイン種種雄牛(5〜9才、各1射精)から採取した新鮮精液1mLを、ポリエチレン製の丸底チューブ(コーニング社製)に入れた後、上記精液用保存液(25℃)1mLを加えて1:1の割合で希釈した(2倍希釈)。
得られた精液含有保存液を、水温を18℃に設定した卓上型振とう恒温槽(タイテック社製)を用いて振とう速度30 rpm で振とうしながら24時間保存した。
直ちに全ての精液を冷却処理することができない場合や畜舎から遠隔地に高度な製造技術または高額な製造設備を持つ施設まで輸送する場合を想定し、24時間保存した後、TC液で精子濃度が約2000万/mLになるように精液含有保存液を希釈した。希釈精液を予め38℃に加温した厚さ20μmのスライドチャンバー(Leja社製)にマウントした後、精子運動解析システム(Ceros、Hamilton Thorne社製)により精子の運動性を解析し、運動精子率を測定した。
測定結果を図1〜3に示す。脱リン酸化阻害剤濃度依存的な運動精子率の向上が観察された。
[凍結精液の作製]
24時間保存後の精液を、TC液で2回洗浄した。洗浄した精液を、非特許文献1の310〜311頁に記載の方法で凍結し、培養試験を実施するまで液体窒素中で保存した。
[精液の融解、及び精子の培養]
凍結精液を38℃の温湯で15秒かけて融解した。融解した精液に含まれる精子を、特許文献1の実施例1に記載の精子洗浄液を用いて洗浄した。洗浄後に38℃で培養しながら、融解直後、培養0時間、3時間、6時間目に精子運動解析装置(CASA)で精子運動性を解析して運動精子率を測定した。
測定結果を図4〜6に示す。脱リン酸化阻害剤の添加によって、運動精子率が向上することが観察された。
5頭のホルスタイン種種雄牛(5〜7才、各1射精)から精液を採取し、TC液で24時間保存された精液、及び保存前の精液を用いて、精子のチロシンリン酸化状態を確認した。
精液中の精子をリン酸緩衝生理食塩水(Phosphate buffered saline、PBS)で2回洗浄した。洗浄した精子を1%ホルムアルデヒド(和光純薬工業社製)-PBSにより15分間室温で固定し、200mMグリシン(和光純薬工業社製)を1mL加え反応停止させた。遠心分離により上清を除去し、PBSで2回洗浄することで、固定された精子を回収した。洗浄精子をスライドグラス(松浪硝子工業社製)に塗抹し風乾させた後、免疫染色に用いた。
各個体100精子をカウントし、リン酸化チロシン(pY)陽性精子の内、精子中片部の蛍光強度が高い精子の数を比較した。
観察結果を図7に示す。
保存中に、pYが脱リン酸化される精子が多くなったことから、脱リン酸化の阻害が精子運動性維持に寄与することが示唆された。
6頭のホルスタイン種種雄牛(7〜9才、各1射精)から精液を採取し、和光純薬工業社製のPhosphatase Inhibitor Cocktail Solution II(以下、脱リン酸化阻害剤カクテル)を脱リン酸化阻害剤として用いた点以外は、上記1及び2と同じ方法で精液用保存液を調製し、精液含有保存液を得た。得られた精液含有保存液を用いて、24時間保存後の精子生存かつ先体正常性、及び精子運動性を確認した。
24時間保存後の精液から100万精子を分取し、特許文献1に記載の希釈液にFITC標識ピーナッツレクチン(Sigma社製、PNA)及びヨウ化プロピディウム(Sigma社製、PI)をそれぞれ2μg/mLとなるように溶かした溶液を用いて、10分間25℃の条件で二重染色した。染色後、セルアナライザー(Quanta SC; Beckman Coulter社製)で非染色精子を生存かつ先体正常精子としてカウントし、その百分率を算出し、生存かつ先体正常率の測定を測定した。
測定結果を図8に示す。
脱リン酸化阻害剤カクテルを含まない保存液で保存した対照区と比較して、脱リン酸化阻害剤カクテルを含む精液用保存液で保存すると、精子の生存かつ先体正常率が向上した。
[運動精子率の測定]
24時間保存後の精液を、TC液で精子濃度が約2000万/mLになるように希釈した。希釈精液を予め38℃に加温した厚さ20μmのスライドチャンバー(Leja社製)にマウントした後、精子運動解析システム(Ceros、Hamilton Thorne社製)により精子運動性を解析して、運動精子率を測定した。
測定結果を図8に示す。
実施例2記載の方法で24時間保存後の精液を凍結・融解した後、0〜6時間培養して、運動精子率及び平均経路速度を測定した。
運動精子率及び平均経路速度は家畜精液の品質の指標であり、高い値であれば、製品の合格可能性が高いことを示す。
測定結果を図9に示す。
脱リン酸化阻害剤カクテルを含まない保存液で保存した対照区と比較して、脱リン酸化阻害剤カクテルを含む精液用保存液で保存すると、凍結・融解した後の精子運動性が向上した。
イミダゾールを0、2、4、6、8、又は10mMとなるように添加した点以外は、上記1及び2と同じ方法で精液用保存液を調製し、精液含有保存液を得た。得られた精液含有保存液を用いて、24時間保存後の精子運動性を測定した。
測定結果を図10(n=14)に示す。
運動精子率は、イミダゾール濃度依存的に高まり、イミダゾール濃度10mMにおいて最も高かった。
また、イミダゾールを含まない精液用保存液を用いて保存した対照区(0mM)と比較して、10mMのイミダゾールを含む精液用保存液を用いて保存した試験区は、運動精子率が高かった(図1)。
この結果は、イミダゾールが、77kDa付近及び55kDa付近のタンパク質のチロシン脱リン酸化を阻害していることを示唆する。
1.保存前及び保存後の精液をPBSで2回洗浄し、4x Laemmli Sample Buffer(200mM トリス、8%SDS、24%β-メルカプトエタノール、40%グリセロール、1%ブロモフェノールブルー)で希釈し、95℃で5分間熱処理を行った。
2.SDS−PAGEは、電気泳動用プレキャストゲル(ミニプロティアンTGXゲル4-20%、Biorad社製)を用い、100∨で1時間半電気泳動した。
3.その後、PVDF膜への転写(ミニトランスブロットセル、Biorad社製)を100∨で1時間行った。転写したPVDF膜を3%BSA添加TBS−T(25mMトリス、150mM 塩化ナトリウム、0.1% Tween 20、pH7.6)に室温で1時間処理してブロッキング反応を行った。
4.続いて、1次抗体の反応を4℃、オーバーナイトで行った。1次抗体は抗リン酸化チロシン抗体(Clone 4G10; Merck社製)を用いた。
5.TBS−Tで洗浄後、2次抗体の反応を1時間、室温で行った。2次抗体は、1次抗体の動物種のHRP標識抗体(Jackson ImmunoResearch)をTBS−Tで希釈して用いた。処理したPVDF膜はTBS−Tで洗浄した後、ECL prime(GE lifescience社製)を用いて発光反応を行い、ケミルミ撮影装置(MultiImager II; Bio tools Inc.製)を用いて検出した。
6.得られた77kDa付近及び55kDa付近のバンドの発光強度を画像処理ソフトウェア(ImageJ、アメリカ国立衛生研究所)を用いて測定し、対照区及び試験区の「当日」に対する相対値を比較した。
6頭のホルスタイン種種雄牛(5〜9才、各1射精)から採取した精液2mLを、ポリスチレン製の丸底チューブ(コーニング社製)に分注し、TC液2mLを加えて1:1の割合で希釈した(2倍希釈)。
その後、丸底チューブ内の精液含有保存液以外の空間(空気層)にミネラルオイル(D05042; 吉田製薬社製)を満たし密閉した。密閉したチューブを、温度を18℃に設定したクロマトグラフィー冷蔵庫(REC-5004; Revco社製)内に設置した振とう機(NR-30; タイテック社製)の上に、チューブをその長辺に対して平行に振とうできるように設置し、振とう速度120rpmで振とうしながら24時間保存した。
測定結果を図12に示す。
空気層のミネラルオイルを満たして密閉した状態で保存すると、保存後に作製した凍結精液の融解後の精子運動性向上が観察された。
5頭のホルスタイン種種雄牛(5〜9才、各1射精)から採取した精液1mLを、ポリスチレン製の丸底チューブ(コーニング社製)に分注し、TC液1mLを加えて1:1の割合で希釈した(2倍希釈)。
その後、丸底チューブ内の精液含有保存液以外の空間(空気層)に、大陽日酸社製のガススプレー缶を用いて、精製空気、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス又は酸素ガスを充填し、直ちに密閉した。密閉したチューブを、18℃に設定したクロマトグラフィー冷蔵庫(REC-5004; Revco社製)内に設置した振とう機(NR-30; タイテック社製)の上に、チューブをその長辺に対して平行に振とうできるように設置し、振とう速度120rpmで振とうしながら24時間保存した。
空気層に酸素ガスを充填して24時間保存すると、保存後の精子運動性が低下することが観察された。
空気層にアルゴンガス、水素ガス、窒素ガス、又はアルゴンガスを充填して24時間保存すると、保存後の精子運動性が、精製空気を充填した場合と比較して向上することが観察された。
測定結果を図14(n=5)に示す。
空気層に酸素ガスを充填して24時間保存すると、保存後に作製した凍結精子を融解した後の精子運動性及び運動性維持率が共に低下することが観察された。
空気層にアルゴンガス、水素ガス、窒素ガス、又はアルゴンガスを充填して24時間保存すると、保存後に作製した凍結精子を融解した後の精子運動性及び運動性維持率が、精製空気を充填した場合と比較して向上することが観察された。
8頭のホルスタイン種種雄牛(5〜9才、各1射精)から採取した精液1mLを、ポリスチレン製の丸底チューブ(コーニング社製)に分注し、TC液又は10mMのイミダゾールを含む精液用保存液1mLを加えて1:1の割合で希釈した(2倍希釈)。
その後、丸底チューブ内の精液含有保存液以外の空間(空気層)に、大陽日酸社製のガススプレー缶を用いて、精製空気又は窒素ガスを充填し、直ちに密閉した。密閉したチューブを、18℃に設定したクロマトグラフィー冷蔵庫(REC-5004; Revco社製)内に設置した振とう機(NR-30; タイテック社製)の上に、チューブをその長辺に対して平行に振とうできるように設置し、振とう速度120rpmで振とうしながら24時間保存した。
24時間保存後の精液を、実施例2記載の方法で凍結・融解した。融解直後、培養0時間、3時間、6時間目に精子運動解析装置(CASA)で精子運動性を解析して運動精子率及び平均経路速度を測定した。
測定結果を図15のBに示す。
24時間保存後に精子洗浄して凍結保存した場合、融解後の培養中の運動精子率は併用区が最も高く推移した。
盛岡種雄牛センター(盛岡市)に繋養される4頭のホルスタイン種種雄牛(5〜9才、各2射精)から採取した精液2mLを、ポリスチレン製の丸底チューブ(コーニング社製)に分注し、TC液又は10mMのイミダゾールを含む精液用保存液2mLを加えて1:1の割合で希釈した(2倍希釈)。
丸底チューブをさらに50mLのコニカルチューブ(コーニング社製)に入れ密閉し、水温18℃に調整した魔法瓶(MWO-K150; タイガー魔法瓶社製)に入れた。魔法瓶は発泡スチロールに梱包し、宅配便により家畜改良技術研究所(前橋市)に運搬した(運搬距離は約600km)。
運搬後の精子運動性を、実施例1記載の方法で測定した結果を図16のAに示す。
運搬後の精液を、実施例2記載の方法で凍結・融解した。融解直後、培養0時間、3時間、6時間目に精子運動解析装置(CASA)で精子運動性を解析して運動精子率を測定した。
測定結果を図16のBに示す。
試験区は、対照区と比較して培養中の運動精子率が高く推移した。
Claims (8)
- タンパク質の脱リン酸化阻害剤を1〜100mM含有する精液用保存液を用いて、精液を保存する方法であって、
前記精液がウシ又は水牛の精液であり、
前記脱リン酸化阻害剤がイミダゾール、フッ化ナトリウム又はモリブデン酸ナトリウムであり、
前記精液を前記精液用保存液で希釈して得られた精液含有保存液を、不活性ガスを含有する気体と接触させ、酸素体積比が20.1%以下となる密閉状態で輸送した後、前記精液を洗浄して凍結精液を作製することを特徴とする、精液保存方法。 - 前記脱リン酸化阻害剤が、前記精液中に含まれる精子タンパク質の脱リン酸化を阻害する阻害剤である、請求項1に記載の精液保存方法。
- 前記精子タンパク質が、精子の運動性に関連し、SDS−PAGEで求められる質量が50〜100キロダルトン(kDa)のタンパク質である、請求項2に記載の精液保存方法。
- 前記精液用保存液が精子のエネルギー源となる糖をさらに含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の精液保存方法。
- 前記精液用保存液の、浸透圧計(オズモメーター)を用いて測定される浸透圧が、230〜400mmol/kgである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の精液保存方法。
- 前記精液用保存液が緩衝剤を含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の精液保存方法。
- 前記不活性ガスが、水素ガス、窒素ガス又はアルゴンガスである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の精液保存方法。
- 前記凍結精液を融解した後の運動精子の維持率が、6時間経過後に50%以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の精液保存方法。
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