提高繁殖效率的大鼠的制作方法-50多年未能实现的超排卵妊娠成功-

2024年4月26日 理化研究所 京都大学 提高繁殖效率的大鼠的制作方法-50多年未能实现的超排卵妊娠成功- 理化学研究所(理研)生物资源研究中心遗传工程基础技术室的持田庆司特别委托技师、小仓淳郎室长、京都大学研究生院医学研究科附属动物实验设施的守田昂太郎特定助教、浅野雅秀设施长教授等共同研究小组，给予抗抑制素单克隆抗体，成功使大鼠产仔数增加到1.4倍以上。本研究成果有望对作为生物资源宝贵的大鼠各系统的繁殖效率的改善和新疾病模型大鼠的制作等做出贡献。 这次，共同研究小组发现，向4个系统的大鼠给予抗抑制素单克隆抗体时，繁殖效率(怀孕率×产仔数)会增加到1.4~2.7倍。 迄今为止，有报告称，向小鼠投用本抗体后，多个系统的产仔数将增加到1.4倍，继小鼠之后，大鼠也发现了同样的效果。 到目前为止，从50多年前开始，虽然进行了增加排卵数来增加孩子数量的研究，但是没能实现。 通过投用这种抗体，怀孕率提高，得到了更多健康的产仔，确认了繁殖能正常进行到下一代。 如果利用该方法，即使在繁殖困难的情况下和大鼠高龄的情况下也可以高效地产仔，并且今后有望应用于小鼠和大鼠以外的动物种类、稀有动物等。 本研究刊登在科学杂志《Scientific Reports》在线版( 4月26日:日本时间4月26日)上。

大鼠抗体给药时机及其效果 背景 啮齿动物的卵泡形成激素( FSH )从脑垂体释放出来，卵泡发育。 通过限制FSH的释放量来维持该动物种类和系统固有的排卵数，并调整出生的孩子数量。 发育成熟的卵泡会释放出一种叫做invin的激素，近年来，通过抗血清(含有抗体的血清)阻止invin的作用，使啮齿动物自身的FSH过剩释放，从而增加排卵数的超排卵法开始被利用。 另一方面，传统的标准超排卵法[1]是通过给与马来源的激素直接增加排卵数的方法，从20世纪50年代开始广泛使用。 用这种方法进行过排卵处理的雌性很难得到很多孩子，有50年没有成功。 我们制备了invin单克隆抗体( AIMA )。 该AIMA虽然在超排卵效果上不及抗生物素蛋白多克隆抗体抗血清，但为了通过啮齿动物自身的FSH使卵子发育，是一种对母体温和、效果温和的超排卵法。 它具有可以大量制备同一质量的抗体，与抗血清不同，是一种不用担心来自动物微生物感染的清洁试剂的优点。 在使用老鼠的先行研究中，给予这个AIMA使孩子的数量增加了1.4倍，首次开发出了可以稳定地增加啮齿动物产仔数的试剂。注1 )。 本研究为了验证大鼠在很多系统中是否也能获得同样的效果，与京都大学、东海大学进行了共同研究。 注1 ) Hasegawa等人、 use of anti-inhibin monoclonal antibody for increasing the litter size of mouse strains and its application to in vivo-genome edititing technololon 研究方法和成果 首先采用大鼠代表性Wistar系统[2]，用0.1 mL AIMA和0.2 mL aima与雄性交配(图1 )，生理盐水对照11.8只产仔数为14.3只和17.1只aima 另一方面，作为传统的超排卵方法，间隔48小时给药eCG和hCG[3](150/75IU/Kg )的情况下，排卵数会变多，但怀孕率从81%减半到40%，产仔数也降至8.0只，低于控制(表1 )

图1抗体给药和交配时间表

Wistar系统的实验结果图 表1 Wistar系统的实验结果 (图1 )给予AIMA，从第二天开始与雄性最长同居3天，使其与雄性交配。 (表1 )向Wistar系统给予AIMA后，产仔数比对照增加。 此外，研究人员还发现，AIMA给药组中出生后1.5周以上的婴儿体重与对照组没有变化，因此健康发育(图2 )。 而且还确认了这个孩子能顺利繁殖到下一代。

图2各措施下儿童体重变化 确认了给予AIMA出生的孩子的体重在出生后1.5周以后与对照同等。 其次，在BN系统[2]中，在性周期的发情后期或休止期给予AIMA，妊娠率从对照的36%大幅改善到86%，产仔数也增加了1.2倍。 最终，繁殖效率(怀孕率×产仔数)增加到了2.7倍。 另外，向东海大学确立的THA系统[2]随机投入AIMA后，产仔数增加到了对照的8.8只的1.5倍(繁殖效率为1.4倍)的13.2只。 此外，在具有代表性的F344系统[2]中，在发情后期或休止期投与AIMA时，产仔数增加到了对照的8.9只的1.5倍(繁殖效率为1.4倍)的13.4只(图3 )。

图3大鼠各系统繁殖效率的比较 显示对照以及给与AIMA的4个系统的大鼠的繁殖效率(妊娠率×产仔数)。 在这次的实验中，给与了AIMA的4个系统的大鼠的繁殖效率都从1.4倍增加到了2.7倍。 可以认为这是由于给药AIMA后排卵数增加的影响和怀孕率改善的影响的相乘效果，有效地发生在了产仔身上。 传统的超排卵法是给与来自不同物种的马的激素，使用该AIMA的方法是通过大鼠自身的FSH卵泡发育，排卵数适度增加到1.3倍左右，从而实现了顺利的胎儿(儿)发育。 今后的期待 抗生物素蛋白单克隆抗体被认为是第一个不会对着床过程和胎儿发育产生不良影响的超排卵试剂。 继老鼠之后，老鼠在很多系统的产仔数也增加到了1.4~1.5倍，因此繁殖成绩不良的系统和来自老年老鼠的繁殖效率也有望大幅改善。 在老鼠的实验中，高龄老鼠的繁殖效率改善了5.3倍，i-GONAD法的基因组编辑[4]的效率提高了约3倍。 即使是大鼠，也有望对人类疾病模型动物的制作和繁殖维持做出巨大的贡献。 另外，由于抑制素的基因序列几乎没有种类差异，所以本抗体对哺乳类和鸟类等也有广泛的效果。 除了小鼠和大鼠等啮齿动物以外，家畜、灵长类、濒临灭绝的动物也有可能用于改善繁殖效率。 补充说明 1 .标准超排卵法 在小鼠和大鼠中，一只母亲生下的孩子数量为几只到十几只，但给予激素可以促进20到30个以上的排卵。 2.Wistar系统、BN系统、THA系统、F344系统 Wistar、BN、F344系统是大鼠的主要系统，广泛应用于结合各自特点的各种实验中。 THA系统是以Wistar大鼠为起源进行避免杠杆按压的学习试验，选拔显示高学习能力的雄性和雌性，在东海大学交配培育了30年以上、100代的系统。 作为高级脑功能的分析、化学物质暴露和子宫环境变化的指标被用于很多研究。 3.eCG和hCG 作为标准的超排卵法，多使用eCG (马来源的促性腺激素:促进卵泡发育的作用)和hCG (人来源的促性腺激素:促排卵的作用)的组合。 4.i-GONAD法基因组编辑 东海大学的大冢教授等人开发了无需将受精卵取出体外就能进行基因编辑的i-GONAD法(体内电穿孔法)，作为无需特别技术就能进行基因组编辑的简单方法。 i-GONAD是improved-genome editing via oviductal nucleic acids delivery method的缩写。 联合研究组 理化研究所生物资源研究中心 遗传工程基础技术室 特别委托技师持田庆司(朋友圈) 技术人员ⅱ长谷川步未 室长小仓淳郎 (生物资源研究中心副中心主任、开拓研究总部小仓发生遗传工程研究室主任研究员、筑波大学研究生院生命环境科学研究科教授) 京都大学研究生院医学研究科附属动物实验设施 特定助教守田昂太郎 技术助理森田健斗(毛里塔尼亚) 技术助理笹冈佳生 设施长教授浅野雅秀(秋刀鱼) 东海大学医学部基础诊疗系卫生学公共卫生学领域 副教授远藤整(豌豆) 研究支援 本研究涉及日本学术振兴会( JSPS )科学研究经费资助事业新学术领域研究(研究领域提案型)“开发小鼠核移植技术构建正常克隆胚胎盘(研究代表者:小仓淳郎)”，同基础研究( c )“亚种异种及老龄小鼠的卵巢置换移植改善繁殖成绩和系统保存(研究代表者) 同基础研究( b )“从THA大鼠展开的低浓度化学物质暴露的创新性新一代影响评价工具的确立(研究代表者:远藤整)”、日本医疗研究开发机构( AMED )基础技术整备程序“通过大鼠生殖工程基础技术开发提高资源保存的效率和新使用者的扩大(课题管理者:浅野雅秀) 由理研生物资源研究中心长酌经费、东海大学综合研究机构项目资助进行。 原论文信息 Keiji Mochida、Kohtaro Morita、Yoshio Sasaoka、Kento Morita、Hitoshi Endo、Ayumi Hasegawa、Masahide Asano、and Atsuo Ogura、 " super ovulation with an anti-inhibin monoclonal antibody improves the reproductive performance of rat strains by increasing the pregnancy rancy litter size "，Scientific Reports，10.1038/s41598-024-58611-9主讲人 理化研究所 生物资源研究中心遗传工程基础技术室 特别委托技师持田庆司(朋友圈) 室长小仓淳郎 京都大学研究生院医学研究科附属动物实验设施 特定助教守田昂太郎 设施长教授浅野雅秀(秋刀鱼) 持田庆司特别委托技师的照片 持田庆司 守田昂太郎特定助教的照片 守田昂太郎 新闻发言人 理化研究所宣传室新闻发言人 将在新选项卡中打开咨询表单 京都大学涉外产官学合作部宣传科国际宣传室 tel:[phone] /传真: [phone] emai:comms [ at ] mail2.ADM.Kyoto-u.AC.jp ※请将※[at]替换为@。