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卵母細胞冷凍の現状-トレハロースの応用

リリース時間:2021-06-04

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補助生殖技術、卵母細胞冷凍の現状

卵母細胞の凍結の成功は、卵母細胞の凍結後の回復に影響を与える形態学的・生理的要因に依存している。人間の卵母細胞は、低温に非常に敏感で、体積や生理的な要因のため、細胞内の氷晶形成の過程で死や亜死性損傷を受けやすい。重要な生理的要因は、細胞が凍結中に氷の結晶ができて細胞膜や細胞内小器官が破裂することだが、適切な細胞の脱水はこれを防ぐことができるため、細胞内の水分量を減らすことで細胞の損傷を軽減することができる。脱水過程は平衡液と凍結液の濃度に左右され、細胞が脱水状態になると両者の比率が適切になり、氷晶による損傷、浸透圧の変化による損傷、細胞骨格や染色体の変化などを減少させることができる。

冷凍保護剤の研究は絶えなかった。冷凍保護剤は合理的な塩類緩衝液であり、高塩による細胞へのダメージを減少させるらしい。冷凍保护剂は澄みわたる保护剂、例えば丙二アルコール(propanediol、proh)、エチレングリコール(ethylene glycol、eg)、硫化チオニル(dimethyl sulfoxide、dmso)等;ショ糖、トレハロース、ポリエチレングリコールなどの非浸透性保護剤ガラス化冷凍保護剤との併用で毒性を低減し、保護効果を高めることができる。gautamなど[2]采用ガラス化冷凍および低速冷凍牛卵细胞発見時、egとdmso混合物は、一種の冷凍保护剂有効に使うように冷凍保护剂卵细胞生存率を高めることができると、卵裂率および胞胚形成力、ガラスの冷凍手続きに合理化冷凍保护剂より卵母細胞冷凍最适。ガラス化冷凍の基本原理は、高濃度の冷凍保護剤が急速に冷却されると、液体からガラス化のような形をしたアモルファスの固体状態になるというものだ。冷却諫度が早いため、低温で透明なガラス状の周体を形成する際に氷晶が形成されず、細胞内外の液体の正常な分子とイオン分布が保たれる。現在、ガラス化された冷凍卵母細胞の焦点となっている冷凍保存液は、その優位性を示すトレハロースに注目が集まっている。

冷凍卵母細胞へのトレハロースの応用

erogluらの研究では、0.5mmol/ lのトレハロースと0.5mmol/ lのdmsoを用いて、ヒトの卵子をガラス化冷凍したところ、冷凍後の卵母細胞の生存率は高かったが、新鮮な卵母細胞と比べて受精率や胚発生率に統計的な差はなかった。

eroglu卵母細胞内の注射などの研究マウス0.1 mol / lの海藻のあめ、高い利用xiao高速液体クロとパルス電流シルクロードrmt、卵母細胞内の海藻糖行追跡研究。卵母細胞の1回目の卵割では、卵母細胞内のブドウ糖濃度が対照群よりも有意に高く、細胞内トレハロース濃度が40%減少したことがわかった。一方、注射初期と胚盤胞形成期では、細胞内のブドウ糖濃度の差は大きくなく、トレハロースの濃度は胚盤胞期で5倍に減少した。この違いは、トレハロースからブドウ糖への代謝が増加し、グルコース輸送体の発現が増加し、細胞内トレハロース濃度が減少したことに起因していると考えられます。トレハロースは、卵割の際に二糖から単糖になり、卵母細胞に利用されますが、卵母細胞自体にdu害はありません。

berlinguerらが未成熟のシダ卵を研究したところ、トレハロースを添加した体外熟成培地で熟成したシダ卵と、トレハロースを使用していない対照群の比率(92.5%対91.1%)がわかった。

卵割率(95.4%対961%)胚盤胞形成率(13%対14.3%)に大きな差はなかったが、ヨウ化プロピジウムを利用した細胞染色では、トレハロース群の方が対照群よりも細胞の完全性が高く、細胞膜の構造を安定させたり、凍結や再生の過程で発生力を発揮したりする点で、シダ卵には影響がなかったことが明らかになった。

hamaratogluらは[7]、ヒトデ卵母細胞は浸透圧に敏感で、氷点下では細胞内に氷の結晶ができやすいため、通常の冷凍方法では効果がないと考えている。卵母細胞を1.5mol/ ldmsoと1mol/ lのトレハロースに短時間放置して急速冷凍したところ、卵母細胞の34%が生きた。ヒトデの卵母細胞を冷凍する新しい方法が可能であることを示しています

トレハロースは生体高分子の非特異的な天然保護剤であり、特に卵母細胞のガラス化冷凍への応用が期待されている。効率的で安全なトレハロースを卵母細胞に組み込む方法を、他の浸透性保護剤と組み合わせることで、トレハロースの特殊な機能を利用して卵母細胞を冷凍保存することで、より卵母細胞を冷凍するのに適した方法を模索し、ヒトの補助生殖技術の発展に貢献した。

なぜトレハロースが冷凍卵母細胞に応用できるのか?それはトレハロースの応用原理から。

トレハロースは、高温、寒冷、高浸透圧、乾燥、脱水、冷凍などの過酷な環境下で、細胞表面に独特の保護膜を形成し、タンパク質分子の不活性化を防ぎ、生命体の生命過程や特徴を維持しています。現在、トレハロースは、赤血球、血小板、生殖細胞などの離体を長期保存するための様々な生物細胞研究に利用されており、いずれもユニークな働きを示している。トレハロースの発見は、卵母細胞を低温保存するために利用可能な価値を提供し、冷凍保護剤として卵母細胞をガラス化冷凍する新しい冷凍技術となった。トレハロースの作用原理には、「水置換」仮説、「ガラス状態」仮説、「優先排出阻止」仮説があります。

「水の代替」仮説。トレハロースは、空間構造に必要な水分子の代わりに、生体分子と水素結合を形成すると考えられています。すなわち生物体のたんぱく質核酸、糖质や脂质類、他の生物を一周りが包んで1階の水の膜が、この層水膜は生物一構造、維持機能に不可欠な物質を土台に、乾燥、冷凍などの条件が水の膜を失った時、海藻糖分子が失水部位と生物一原子核の連結は、1階の保護膜を形成の構造を失った水膜の代わりに、である生体分子を活性化させません[1]。

「ガラス状態」仮説。トレハロースはガラス状形成と関連している。トレハロース水溶液は乾燥すると濃度が上がるほど粘度が増し、一定濃度に達して糖が結晶化しないとガラス化し、この状態をガラス状態と呼びます。「ガラスの実態」の仮説は、生物の成分が乾燥した時、海藻と緊密に包んで糖隣接の分子を形成する一种类の構造にガラス状の氷と類似の炭水化物しょうしたい、拡散係数が低い、分子运动や分子変性非常に弱く、生物分子—定の空間構造を維持できる[2]。

「優先列表」の仮説。海藻糖など、小さな分子糖质と直接ないたんぱく質空間構造の相互作用が、なく優先たんぱく質の表面に水の分子の结合と、結果たんぱく質の溶剤化階の半径小さく、分子構造より緊密になり、构象より安定し、外部の極端な環境の影響を防ぐのに有利だ。この仮説は、溶液中のトレハロースが生体分子を安定化させる効果を説明するものである。海藻糖抱水体積を砂糖黍、麦芽糖、ブドウ糖、果糖の2.5倍、溶液で多くの水の分子結合できる。この結果は、トレハロースが他のオリゴ糖よりも生体分子を保護する効果があることを説明することができる[3]。

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