分子イメージングとハイビジョン撮影の同時記録によるマウス受精モデルの再考

使用分子成像和高清摄影的同步记录重新考虑小鼠受精模型

基本信息

批准号：
19657066
负责人：
広橋教貴
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Ochanomizu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

ほ乳類の受精現象をリアルタイムで観察するため、顕微鏡および撮影装置を作製し、その顕微鏡システムを用いて精子先体反応のタイミングを明らかにした。微分干渉観察と蛍光観察を連続的に行えるようにするため、ハロゲン光源と水銀ランプ光源のそれぞれの光路にメカニカルシャッターを入れた。このシャッターを交互に作動させることで10msec以下の作動時間で光源の切り替えが行えるようになった。動く精子の頭部の先端に発現する緑色蛍光蛋白質(GFP)の蛍光を捉えるため、超高感度カラーカメラを顕微鏡に搭載した。その結果、素早く動く精子を微分干渉観察により克明に撮影しながら、その時点での精子先体反応の状態(先体胞にGFPを発現したもの)を蛍光観察に切り替えて判断することができるようになった。これまでマウスの精子先体反応は卵の透明帯上で誘起されると考えられてきた。しかし、この新しいリアルタイム観察顕微鏡を用いて観察したところ、精子先体反応が既に完了している精子が透明帯へ結合し、それらの精子が卵細胞膜へ融合することがわかった。これはこれまでの定説を覆すものであり、関連する複数の知見もまた見直される必要があることを意味する。すなわち、これまで透明帯糖蛋白質が精子先体反応の誘起物質と考えられてきたが、それ以外に真の誘起物質が存在することが想像される。さらに、先体反応前の精子が透明体へ接着することが受精に必須プロセスと考えられてきたが、これも再考される必要がある。それに伴って、反応前の精子細胞膜に局在する受容体分子が透明帯接着に関与するべきであるという根拠が失われたことにより、先体胞内部に存在する分子も透明帯接着のプライマリー因子として考え直されるべきであろう。

为了实时观察哺乳动物的受精现象，我们创建了显微镜和成像装置，并利用显微镜系统阐明了精子顶体反应的时机。为了能够连续进行微分干涉观察和荧光观察，在卤素光源和汞灯光源的各光路中安装了机械快门。通过交替操作这些快门，现在可以在不到 10 毫秒的时间内切换光源。显微镜上安装了超高灵敏度彩色相机，用于捕捉移动精子头尖端表达的绿色荧光蛋白（GFP）的荧光。结果，现在可以使用微分干涉对比观察清晰地拍摄快速移动的精子，同时切换到荧光观察来判断此时精子顶体反应（在顶体中表达GFP）的状态。迄今为止，人们一直认为小鼠精子的顶体反应是在卵子的透明带上诱导的。然而，当使用这种新型实时观察显微镜观察时，发现已经完成顶体反应的精子与透明带结合，并且这些精子与卵细胞膜融合。这颠覆了传统观点，意味着多项相关发现也需要重新考虑。即，虽然透明带糖蛋白被认为是精子顶体反应的诱导剂，但认为还存在其他真正的诱导剂。此外，在顶体反应之前精子附着到透明体一直被认为是受精的必要过程，但这也需要重新考虑。与此同时，反应前位于精子细胞膜上的受体分子参与透明带粘附的基础已经丧失，顶体内存在的分子也是透明带粘附的主要因素，因此应重新考虑。