平成22-23年度YU-COE

ヒトの出生率向上と産業動物生産の効率化拠点 
(哺乳動物生殖拠点)
拠点メンバー

  藤井 順逸 山形大学大学院医学系研究科・生命環境医科学専攻・教授
  阿部 宏之 山形大学大学院理工学研究科・バイオ化学工学専攻・教授
  木村 直子 山形大学大学院農学研究科・生物資源学専攻・教授
  中島  修  山形大学医学部・遺伝子実験施設・教授
  渡邊 明彦 山形大学理学部・教授

   
   拠点の目的
 

  体外受精・培養を行う生殖医療や動物繁殖学・発生工学の分野では、培養過程でさらされる様々な外的要因の影響が無視できない要素となっている。とりわけ酸素は、空気中(21%)に比べて体内では1桁近く低く保たれている(2%)ため、こうした高濃度の酸素に曝される配偶子や胚では酸化ストレスが生じ、配偶子の質的低下と胚発生の障害の原因となる。しかし、両生類や鳥類といった下等動物に比べて,哺乳動物の配偶子の形成・受精・発生機構の解明は大きく遅れている。こうした基礎的な知見は、不妊治療や家畜の繁殖力を向上させるための技術向上にとって不可欠であるにもかかわらず、日本における研究基盤は十分とは言えない。子供を希望しても得られずに苦しんでいる夫婦は出産年齢の2割に及ぶため、不妊治療の成功率の向上はこうした夫婦の精神的・経済的負担を軽減し、さらに少子化対策にも繋がる。また、家畜の繁殖効率の向上にも直結することから、品種改良を容易にし、良質な食材を安価に供給することで社会に大きな経済効果をもたらすことが予測される.

 本拠点がこの3年間で達成をめざす目標は、配偶子の質的低下(老化)や発生障害の原因として近年最も注目されている酸化ストレスについて、その標的となる分子機構を明らかにすることにある。その結果は、酸化ストレスを軽減・回避する方策の開発へと発展し、生殖医療の向上と家畜の品種改良・優良品種増産に繋がることが期待される。こうした当面の目標を達成することにより哺乳動物の生殖と発生における研究をリードし、本拠点がこの領域で世界的な拠点へと発展する事が可能と考える。


【活動内容】
2010年  
   ・2010年7月5日
  第1回拠点運営会議
   ・2010年11月26日
「第12回山形大学生命・環境科学交流セミナー-哺乳動物:生殖から発生の解明を目指して-」を共催
「特別講演:哺乳動物の受精に関わる分子メカニズム(宮戸健二先生)」
2010年11月26日、鶴岡
   [Poster]
 ・2010年11月26日
  第2回拠点運営会議
 2011年  
   ・2011年8月30日
  第3回拠点運営会議
  第20回山形大学医学部動物実験セミナー・YU-COE共催
「特別講演:遺伝子改変動物を通してみる受精の分子生物学(岡部勝先生)」
2011年12月8日、山形 
   [poster]
   ・2011年12月8日
  第4回拠点運営会議 
 2012年   
   ・2012年3月21日
  第5回拠点運営会議、米沢 
 
【原著論文】
(下線は拠点メンバー)
2010年  
1. Kimura N, Tsunoda S, Iuchi Y, Abe H, Totsukawa K, and Fujii J.
Intrinsic oxidative stress causes either two-cell arrest or cell death depending on developmental stage of the embryos from SOD1-deficient mice.
Mol. Hum. Reprod. 16:441-451 (2010)
2. Goto K., Koike M., Kumasako Y., Utsunomiya T., Araki Y., and Abe H.
Evaluating the safety and quality of human embryos with measurement of oxygen consumption by scanning electrochemical microscopy.
J. Fertil. Implatation, 27 (1), 53-58 (2010).  
3. Okano S, , Zhou L, Kusaka T, Shibata K, Shimizu K, Gao X, Kikuchi Y, Togashi Y, Hosoya T, Takahashi S, Nakajima O, and Yamamoto M.
Indispensable function for embryogenesis, express ion and regulation of the nonspecific form of the 5-aminolevulinate synthase in mouse.
Genes Cells, 15:77-89(2010)
4. Sugimura S., Yokoo M., Yamanaka K. Kawahara M., Wakai T., Nagai T., Abe H., and Sato E.
(2010) Anomalous oxygen consumption in porcine somatic cell nuclear transfer embryos.
Cellular Reprogramming, 12 (4):463-474.
5. Ohta M, Kubo H, Nakauchi Y, and Watanabe A.
Sperm motility-initiating activity in the egg jelly of the externally-fertilizing urodele amphibian, Hynobius lichenatus.
Zool Sci. 27:875-879 (2010)  
6.

Okano S, Hayasaka K, Igarashi M, Iwai H, Togashi Y, and Nakajima O.
Non-obese early onset diabetes mellitus in mutant cryptochrome1 transgenic mice.
Eur J Clin Invest, 40:1011-7 (2010).

7. Sakagami N., Yamamoto T., Akiyama K., Nakazawa Y., Kojima N., Nishida K., Yokomizo S., Takagi Y., Abe H., Suzuki C., and Yoshioka K.
Viability of porcine embryos after vitrification using water-soluble pullulan fims.
J Reprod Dev, 56 (2):279-28 (2010)
8. Yamashiro H., Toyomizu M., Kikusato M., Toyama N., Sugimura S., Hoshino Y., Abe H., Moisyadi S., and Sato E.
Lactate and adenosine triphosphate in extender enhance the cryosurvival of rat epididymal sperm.
J Am Assoc Lab Anim Sci, 49:160-166 (2010)
9. Otaki N, Chikazawa M, Nagae R, Shimozu Y, Shibata T, Ito S, Takasaki Y, Fujii J, Uchida K.
Identification of a lipid peroxidation product as the source of oxidation-specific epitopes recognized by anti-DNA autoantibodies.
J Biol Chem. 285:33834-33842 (2010) 
10. Bertolotti M, Yim SH, Masciarelli S, Kim YJ, Garcia-Manteiga JM, Vene' R, Iuchi Y, Kang MH, Fujii J, Rubartelli A, Rhee SG, Sitia R.
B to plasma cell terminal differentiation entails oxidative stress and profound reshaping of the antioxidant responses.
Antioxid Redox Signal. 13:1133-1144 (2010)  
11. Iuchi Y, Roy D, Okada F, Kibe N, Tsunoda S, Suzuki S, Takahashi M, Yokoyama H, Yoshitake J, Kondo S, and Fujii J. Spontaneous skin damage and delayed wound healing in SOD1-deficient mice.
Mol. Cell. Biochem. 341:181-194 (2010) 
12. Ikeda Y, Ito R, Ihara H, Okada T, and Fujii J.
Expression of N-terminally truncated forms of rat peroxiredoxin-4 in insect cells.
Protein Expr. Purif. 72:1-7 (2010)
 13. Iuchi Y, Kibe N, Tsunoda S, Suzuki S, Mikami T, Okada F, Uchida K, and Fujii J.
Implication of oxidative stress as a cause of autoimmune hemolytic anemia in the NZB mice.
Free. Radic. Biol. Med. 48:935-944 (2010)
 
 14. Yokoo M, Kimura N, Sato E.
Induction of oocyte maturation by hyaluronan-CD44 interaction in pigs.
J. Reprod. Dev. 56:15-19 (2010) 
   
2011年  
 15. Watanabe A, Takayama-Watanabe E, Vines CA, and Cherr GN.
Sperm motility-initiating substance in newt egg-jelly induces differential initiation of sperm motility based on sperm intracellular calcium levels.

Develop. Growth Differ
. 53 :9-17 (2011)   
16. Fujii J, and Tsunoda S
Redox regulation of spermatogenic process and fertilization
Asian J Androl, 13:420-423 (2011)  
17. Nakauchi Y, Hayakawa Y, Fujinoki M, Yamamura O, obayashi M, and Watanabe A.
Characterization of an alternative chromatin remodeling to parasperm in a cottid fish, Hemilepidotus gilberti.
Zool Sci, 28: in press (2011) 
18. Ikeda Y, Nakano M, Ihara H, Ito R, Taniguchi N, Fujii J.
Different consequences of the reactions with hydrogen peroxide and t-butyl hydroperoxide in the hyperoxidative inactivation of rat peroxiredoxin-4.
J. Biochem. 149:443-453 (2011)
19.
Onuma K, Suenaga Y, Sakaki R, Yoshitome S, SatoY , Ogawara S, Suzuki S, Kuramitsu M, Yokoyama H, Murakami A, Hamada J, Nicolson GL, Kobayashi M, Fujii J, and Okada F.
Development of a Quantitative Bioassay to Assess Preventive Compounds against Inflammation-based Carcinogenesis
Nitric Oxide, 25:183-194 (2011)
20. Fujii J, Ito JI, Zhang X, and Kurahashi T.
Unveiling the Roles of the Glutathione Redox System In Vivo by Analyzing Genetically Modified Mice
.
J. Clin. Biochem. Nutr. 49:70-78 (2011) 
 21. Palande K, Roovers O, Gits J, Verwijmeren C, Iuchi Y, Fujii J, Neel BG, Karisch R, Tavernier J, and Touw IP.
Peroxiredoxin-controlled G-CSF signalling at the endoplasmic reticulum-early endosome interface.
J Cell Sci 124:3695-3705 (2011) 
22.  Yim SH, Kim YJ, Oh SY, Fujii J, Zhang Y, Gladyshev VN, and Rhee SG.
Identification and characterization of an alternatively transcribed form of peroxiredoxin IV that is specifically expressed in spermatids of the postpubertal mouse testis.
J Biol Chem, 286:39002-39012 (2011) 
   
2012年   
23. Ito R, Takahashi M, Ihara H, Tsukamoto H, Fujii J, and Ikeda Y.
Measurement of Peroxiredoxin-4 in Rat Tissues and Implication of Its Serum Levels as a Potential Marker for Hepatic Disease.
Mol Med Report, in press (2012)  
24.  Takayama-Watanabe E, Campanella C., Kubo H. and Watanabe A.
Sperm motility of the Anuran Discoglossus pictus is triggered by Homologous Proteins of the Sperm Motility-Initiating Substance of the Newt Cynops pyrrhogaster.
Zygote, in press (2012)
  【著書】
2010年  
1. Fujii J and Iuchi Y:.
Requirement of Multiple Antioxidative/Redox Systems to Support Male Fertility.
In "
Male and Female Infertility: Genetic Causes, Hormonal Treatments and Health Effects." (Bjorn Glantz and Klas Edquist eds), Nova Science Publishers, Inc, p33-54 (2010) 
2. Kimura N and Fujii J:
Active oxygen species as a signal of embryonic developmental arrest and death,
In "
Male and Female Infertility: Genetic Causes, Hormonal Treatments and Health Effects." (Glantz B and Edquist K eds), Nova Science Publishers, Inc, p55-75 (2010) 
3. 阿部宏之
電気化学計測技術を応用したシングルセル呼吸機能解析と応用.
in
シングルセル解析の最前線
シーエムシー出版、p103-111(2010) 
 4.

阿部宏之
胚の機能検定法
in
カラーアトラス 不妊治療のための卵子学
鈴木秋悦編、医歯薬出版、p127-131(2010)

2011年  
5. 早川洋一、中内祐二、小林牧人、宗原弘幸、鬼武一夫、渡辺明彦
カジカ類における異型精子の分化機構と機能. 
In
カジカ類の世界 〜適応と進化〜, 後藤晃、宗原弘幸、矢部衛編 
東海大学出版会. 印刷中 (2011) 
2012年   
6. Junichi Fujii, Satoshi Tsunoda, and Naoko Kimura.
Antithetical Roles of Reactive Oxygen Species in Mammalian Reproduction r In Handbook of System Biology of Free Radicals and Anti-oxidants.  (I. Larher ed), Springer-Verlag, Germany, in press (2012)
   
   
   
  【招待講演 
2010年  
1. Abe H
Analysis of respiratory activity of single oocytes and embryos with a noninvasive and highly sensitive measurement using scanning electrochemical microscopy.
International Chemical Congress of Pacific Basin Societies, Hawaii, USA, Dec, (2010) 
2.

藤井順逸
ぺルオキシレドキシンによる抗酸化と活性酸素シグナルの制御(特別講演)
第27回臨床フリーラジカル会議, 2010年12月、京都

3. 木村直子
卵子における酸化ストレスと発生障害
日本哺乳動物卵子学会. 2010年10月, 東京 
 4.

中島 修
ヘムオキシゲナーゼ1全身性過剰発現マウスにおける鉄過剰とポルフィリン症の発症 
第7回HO研究フォーラム, 2010年8月, 京都市 

5.

渡辺明彦
イモリ研究のキーテクノロジー 人工授精のトラブルシューティング 
第81回日本動物学会大会関連集会 ? 第一回NNNイモリネットワークプロジェクト会議 2010年

 6. 阿部宏之
高感度呼吸計測による胚・卵の品質評価、
第13回日本IVF学会, 2010年9月18-19日
7. 阿部宏之
超高感度細胞呼吸測定による胚のクオリティー評価、
ART (Assisted Reproductive Technology) Forum‘10, 2010年7月28日
8.

藤井順逸
SOD1欠損マウス胎児線維芽Prx4の抗酸化活性による活性酸素シグナルの制御 
第33回日本分子生物学会第83回日本生化学合同年会(ワークショップ). 2010年12月、神戸 

  2011年 
1. 藤井順逸
活性酸素のもつ二面性:生体傷害と細胞増殖・老化の制御
第12回Vitamemebrane研究会、東京2011年7月 
2. 藤井順逸: 
赤血球を酸化ストレスによるレドックスバランスの破綻から護る抗酸化機構
第64回日本酸化ストレス学会、ルスツ(北海道)、2011年7月
 
3. 渡辺明彦
多様な受精環境に対応する動物の受精機構?精子運動の調節に着目して.
生物科学セミナー(山口大学)201112 
  【国際学会での発表  
2010年
1. Abe H:
Analysis of respiratory activity of single oocytes and embryos with a noninvasive and highly sensitive measurement using scanning electrochemical microscopy.
International Chemical Congress of Pacific Basin Societies, Hawaii, USA, Dec, (2010)  
 2. Kimura N, Sato Y, Tsunoda S, Iuchi Y, Odajima K, Totsukawa K,and Fujii J:
Intrinsic oxidative stress in SOD1-deficient embryo under atmospheric oxygen culture causes developmental arrest without mitochondrial malfunction.
Society for Reproduction and Fertility, July, 2010. UK. 
2011年  
3. Fujii J, Iuchi Y, Zhang X, Tsunoda S, and Ikeda Y:  
Peroxiredoxin 4 is a multifunctional redox protein working in endoplasmic reticulum and cytoplasm. 
International Symposium on Free Radical Research: Contribution to Medicine (FRCM2011) Jan 20-22, 2011, Kyoto
4.

Tsunoda S, Kibe N, Toshihiro Kurahashi T, Fujii J.
SOD1 deficiency induces the cellular senescence in mouse embryonic fibroblast even at low oxygen condition.
International Symposium on Free Radical Research: Contribution to Medicine (FRCM2011) Jan 20-22, 2011, Kyoto

5.

Takahashi M, Miyata S, Fujii J, Ueyama S, Araki M, Soga T, Fujinaga R, Taniguchi N, Kuroki Y.
The role of aldehyde reductase in biosynthesis of ascorbic acid in mice.
IInternational Symposium on Free Radical Research: Contribution to Medicine(FRCM2011)Jan 20-22, 2011, Kyoto  

6. Iuchi Y (Invited Speaker), Okada F, Fujii J.
Autoimmune Hemolytic Anemia Caused by Elevated oxidative Stress in Red Blood Cell.
BIT Life Sciences' 3rd Annual International Congress of Antibodies-2011 (ICA-2011), March 23-25, 2011, Beijin 
7. Ito J, Takahashi M,  Otsuki N, Konno T, Nishida H, Tsunoda S, Kurahashi T, Zhang X, Miyata S, Fujii J.
Aldehyde reductase deficiency prolongs pentobarbital induced hypsosis in mice.
4th Symposium on Nutrition, Oxygen Biology and Medicine, June, 2011, Paris 
8. Kimura N, Sato Y, Suenaga M, Tsunoda S, Fujii J.
Failure of pronucleus formation in in vitro matured and fertilized oocytes from SOD1-deficient mice.
International Society for in vitro fertilization 16th World Congress . Sep. 10-13, 2011, Tokyo  
9. Kurahashi T, Awada C, Konno T, Otsuki N, Tsunoda S, Zhang X, Ito J, Iuchi Y, Takao T, Fujii J.
Roles of peroxiredoxin 4 in protein sulhfydryl oxidation.

5th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia (SFRR-Asia), 8th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine (ASMRM)
, Aug 31-Sep4, 2011, Kagoshima
10. Tsunoda S, Kimura N, Abe H, Watanabe A, Fujii J.
Influences of the SOD1 deficiency on the gamete quality in in-vitro fertilization. 
5th Biennial Meeting of Society for Free Radical Research-Asia (SFRR-Asia), 8th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine (ASMRM), Aug 31-Sep4, 2011), Kagoshima 
11. Iuchi Y (Invited Speaker), Okada F, Fujii J.
Implication of oxidative stress as a cause of autoimmune hemolytic anemia.
Montreal Modern Medical Forum 2011,Montreal, Sep7-8, Canada, 2011
  【受賞  
2011年  
1. 木村直子・小田嶋和治・名古満・藤井順逸:
マウス卵成熟培養系でみられるSOD1欠損による減数分裂過程の異常.
第52回日本受精着床学会大会総会. 世界体外受精会議記念賞受賞
2011年9月9〜10日, 東京. .
 
2010年   
 1. 阿部宏之: 
第51回日本哺乳動物卵子学会.
学術奨励賞 2010年5月 
2. 木村直子・高野智枝・酒出はるな・佐藤英世・戸津川清:
マウス卵におけるシスチン・グルタミン酸トランスポーター(xCT)の発現と胚発生における役割.
第28回日本受精着床学会総会・学術講演会. 世界体外受精会議記念賞
2010年7月28〜29日, パシフィコ横浜(横浜市)