受胎に有利な精子を泳ぎ方で選んで捕集する技術

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精子の健全性を泳ぎの形で選別して、牛の繁殖で実証

2018/03/20 産業技術総合研究所 森永酪農販売株式会社 家畜改良センター
佐賀大学 佐賀県畜産試験場 農業・食品産業技術総合研究機構 富山大学

富山県農林水産総合技術センター 科学技術振興機構(JST)

 

ポイント
  • 流体操作技術で凍結精液から運動性精子を選別し、人工授精にそのまま使える数の精子を捕集する技術。
  • 受胎に有利な健全性の高い精子の泳ぎの形を発見し、受胎に有利であることを牛の繁殖で実証。
  • 家畜繁殖に新たな手段を提供するとともに、精液前処理の新たな指針を提示。

国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 中鉢 良治】(以下「産総研」という)製造技術研究部門【研究部門長 市川 直樹】生物化学プロセス研究グループ 山下 健一 研究グループ長、永田 マリアポーシャ 研究員は、健全性の高い精子を選別・捕集する新しい精液の前処理技術を開発し、森永酪農販売株式会社【代表取締役 奥田 和綱】、独立行政法人 家畜改良センター【理事長 入江 正和】、国立大学法人 佐賀大学【学長 宮﨑 耕治】、佐賀県畜産試験場【場長 南川 藤夫】、国立研究開発法人 農業・食品産業技術総合研究機構【理事長 井邊 時雄】、国立大学法人 富山大学【学長 遠藤 俊郎】、富山県農林水産総合技術センター【所長 鶴山 元紀】と共同で実証実験を行い、牛の精子の運動性注1)について、直線的に泳ぐ精子よりも、蛇行しながら泳ぐ精子の方が、受胎性が良いことを見いだした。

今回、数値流体力学計算注2)に基づいて設計されたマイクロ流路注3)を持つ運動性精子選別器具を開発した。開発した器具のマイクロ流路が作る特殊な流れにより運動性の精子を誘導するとともに、泳ぎ方によって精子を選別できる。また、人工授精に使用可能な量の受胎に有利な健全性の高い精子を捕集できる。今回開発した技術は、牛など家畜の繁殖性改善への貢献が期待される。

この技術の詳細は、平成30年3月19日(米国東部標準時間)に米国科学アカデミー紀要「PNAS Plus」にオンライン掲載される。

開発した運動性精子選別器具(左)、本器具で選別した運動形態の異なる精子(中央上下)、本器具で捕集した精子により人工授精注4)し、誕生した子牛第一号(右)

開発した運動性精子選別器具(左)、本器具で選別した運動形態の異なる精子(中央上下)、
本器具で捕集した精子により人工授精注4)し、誕生した子牛第一号(右)

本研究開発は、基盤的段階では、国立研究開発法人 科学技術振興機構の研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラムA-STEPフィージビリティスタディステージ 探索タイプの研究開発課題「解凍精液から元気な精子だけをオンサイトで簡便に得るための技術開発(平成24~25年度)」(課題研究番号:AS242Z00784N)、独立行政法人 日本学術振興会の科学研究費助成事業 基盤研究(B)の研究課題「流体操作技術による新たな精子選別技術の開発と実証試験(平成27~30年度)」(課題研究番号:15H04585)の支援を受けた。また、実証試験は、農林水産省の委託事業「委託プロジェクト研究・繁殖性の改善による家畜の生涯生産性向上技術の開発(平成27~28年度)」による支援を受けて行った。

<開発の社会的背景>

日本では、家畜用の牛の繁殖の多くが人工授精によって行われている。人工授精を行う際には、ストロー状の容器に封入され凍結保存していた精液を解凍(融解)し、雌牛への人工授精に適した時期に子宮内へ注入する。近年、牛では人工授精の受胎率注5)が低下傾向にあり、繁殖性の改善のため、雌牛の体調や飼育の管理も含め、幅広い角度からさまざまな試験研究が行われている。

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