Current Projects
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Project 1 – Development of a High-Performance Artificial Oviduct Device Surpassing Natural Physiology.
Project 1 – Development of a High-Performance Artificial Oviduct Device Surpassing Natural Physiology.
生体卵管を超えた人工卵管システムの開発
生体卵管を超えた人工卵管システムの開発
Our research group has established an efficient screening platform to identify key factors required for early embryonic development in mammals—such as mice, Mongolian gerbils, and northern tree shrews—by combining drug screening using cryopreserved fertilized mouse embryos with genome editing techniques targeting the one-cell stage via CRISPR-Cas9. Using this approach, we successfully elucidated a novel signaling mechanism involving free amino acids in the oviduct, particularly glycine, and amino acid receptors expressed on the fertilized egg membrane (Nishizono et al, Reproduction 2020). This work has advanced our understanding of "embryokines"—factors secreted by oviductal epithelial cells that support and regulate embryonic development.
By integrating such biological insights into microfluidic platforms and other engineering technologies, we aim to develop a next-generation “artificial oviduct device” with embryo culture efficiency that surpasses natural conditions.
当研究グループは、凍結保存されたマウス受精卵を用いた薬剤スクリーニングと、CRISPR-Cas9を基盤とした一細胞期受精卵へのゲノム編集技術により、マウスやスナネズミ、キタツパイなどの哺乳類初期胚の初期発生に必要な因子を効率的に探索する手法を確立しました。
この技術を用い、私たちは新たな初期胚発生関連因子として卵管内遊離アミノ酸、特にグリシンと受精卵膜状のグリシンレセプターによるシグナル伝達の機能解析に成功しました（Nishizono et al, Reproduction 2020）。
このような卵管上皮細胞から供給される胚発生を支援・制御する因子である"embryokine"の理解を深め、さらにマイクロ流路などのデバイスに組み込むことで、生体を超える受精卵培養効率を持つ『人工卵管デバイス』の開発を目指しています。
Project 2 – Development of a Novel High-Performance Sperm Activation Device.
Project 2 – Development of a Novel High-Performance Sperm Activation Device.
まったく新しい精子活性化デバイスの開発
まったく新しい精子活性化デバイスの開発
Supporting embryonic development alone is not sufficient to fully replicate the functions of the natural oviduct. One of its critical roles—sperm activation—is essential for successful fertilization in mammals, yet recreating this process with artificial devices has proven to be a significant challenge.
In response, we have taken on this challenge and successfully developed a completely new type of sperm activation device based on an unprecedented mechanism (US Patent No. 1196931B2). This breakthrough technology represents a major step toward replicating oviductal functions beyond the biological body.
We are currently advancing the commercialization of this novel sperm activation system.
受精卵の胚発生支援だけでは生体の卵管がもつ機能のすべてを置き換えることができるわけではありません。
卵管が持つ精子の活性化プロセスは哺乳類の受精に重要であり、このプロセスを人工デバイで再現するのは容易ではありません。私たちはこの課題に真摯に取り組み、これまでにないまったく新しい機構での精子活性化デバイスを開発しました（US Patent 1196931B2 ）。
私たちは畜産向け・ヒト生殖補助医療向けにこの新しい精子活性化装置の実用化を進めるとともにスタートアップ企業の設立を目指しています。
Project 3 – Developing Novel Genome Editing Technologies to Engineer Designed Cells and Organisms.
Project 3 – Developing Novel Genome Editing Technologies to Engineer Designed Cells and Organisms.
デザインされた細胞や個体を作り出すための新たなゲノム編集技術の開発
デザインされた細胞や個体を作り出すための新たなゲノム編集技術の開発
To realize artificial oviducts and uteruses in Project 1, it is essential to engineer cells that are specifically designed to produce targeted embryokines. Likewise, in Project 2, identifying novel proteins involved in sperm function requires the generation and phenotypic analysis of knock-in and knock-out animal models.
We are actively engaged in developing new genome editing technologies that enable the creation of such purpose-designed cells and organisms.
Project 1で人工卵管や人工子宮を実現するためには、特定の"embryokine"を分泌するように設計された細胞の開発が不可欠です。また、Project 2で精子機能を支える未知タンパク質を探索するためには、ノックイン・ノックアウト動物の作製と表現型解析が必要です。
私たちはこのような「設計された」細胞や個体を実現するための、新しいゲノム編集技術の開発にも取り組んでいます。
JST 大学発新産業創出基金事業 スタートアップ・エコシステム共創プログラム TeSH GAPファンドプログラム ステップ2，「特定波長光照射による家畜精子およびヒト精子活性化装置の事業化 」（代表・西園啓文），2025年 - 2028年
JST-CREST 「細胞操作」領域，「革新リコンビナーゼを用いたゲノム改変」（代表・西増弘志），2023年 - 2029年
ロッテ財団 奨励研究助成，「特定波長光によるウシ精子活性化法の開発と肉用牛・乳用牛生産現場への応用」（代表・西園啓文），2024年‐2027年
AMED 再生・細胞医療・遺伝子治療実現加速化プログラム（再生・細胞医療・遺伝子治療研究開発課題（基礎応用研究課題）），「遺伝子発現制御機構の開発によるRett症候群及びMECP2重複症候群の遺伝子治療開発」（代表・小島華林），2023年 - 2026年
武田科学振興財団 医学系研究助成，「初期発生におけるグリシン代謝の機能解明と生殖補助医療への応用」（代表・西園啓文），2022年‐2025年
持田記念医学薬学振興財団 研究助成，「神経科学研究におけるよりヒトに近いモデル動物作出を目指した遺伝子改変ツパイ作製技術の開発」（代表・西園啓文），2023年‐2024年
Injury of Genome-Edited Mouse Embryos by Electroporation. Yuki Miyagoshi, Yumiko Nishizono, Hirofumi Nishizono. JOURNAL OF KANAZAWA MEDICAL UNIVERSITY 50(1) 21-26 2025. Link
Tle6 deficiency in male mice led to abnormal sperm morphology and reduced sperm motility. Kousuke Kazama, Yuki Miyagoshi, Hirofumi Nishizono. Frontiers in Cell and Developmental Biology 12 2024. Link
Large-scale animal model study uncovers altered brain pH and lactate levels as a transdiagnostic endophenotype of neuropsychiatric disorders involving cognitive impairment. Hideo Hagihara et al. eLife 12 2024. Link
Survey of the Review Process for Approved Animal Protocols and Feedback to Education and Training. Shintaro Matsuba, Ryoya Yamamoto, Yasuhito Ishigaki, Hirofumi Nishizono. JOURNAL OF KANAZAWA MEDICAL UNIVERSITY 48(2) 2023. Link
Comprehensive behavioral analyses of mice with a glycine receptor alpha 4 deficiency. Mohamed Darwish, Satoko Hattori, Hirofumi Nishizono, Tsuyoshi Miyakawa, Nozomu Yachie, Keizo Takao. Molecular brain 16(1) 44-44 2023. Link
Rapid generation of conditional knockout mice using the CRISPR-Cas9 system and electroporation for neuroscience research. Hirofumi Nishizono, Yuki Hayano, Yoshihisa Nakahata, Yasuhito Ishigaki, Ryohei Yasuda. Molecular Brain 14(1) 148 2021. Link
In vitro survival kinetics of microfluidic-sorted bovine spermatozoa. Kazuko Ogata, Maria Portia B Nagata, Hirofumi Nishizono, Tadayuki Yamanouchi, Hideo Matsuda, Yuki Ogata, Kumiko Takeda, Yutaka Hashiyada, Kenichi Yamashita. Andrology 9(3) 977-988 2020. Link
Methodologies and Challenges for CRISPR/Cas9 Mediated Genome Editing of the Mammalian Brain. Hirofumi Nishizono, Ryohei Yasuda, Tal Laviv. Frontiers in Genome Editing 2 18 2020. Link
Use of Freeze-thawed Embryos for High-efficiency Production of Genetically Modified Mice. Hirofumi Nishizono, Mohamed Darwish, Hideki Uosaki, Nanami Masuyama, Motoaki Seki, Hiroyuki Abe, Nozomu Yachie, Ryohei Yasuda. Journal of visualized experiments : JoVE (158) 2020. Link
Pcdhβ deficiency affects hippocampal CA1 ensemble activity and contextual fear discrimination. Hirotaka Asai et al. Molecular brain 13(1) 7-7 2020. Link
Glycine receptor α4 subunit facilitates the early embryonic development in mice. Hirofumi Nishizono, Mohamed Darwish, Takaho A Endo, Kyosuke Uno, Hiroyuki Abe, Ryohei Yasuda. Reproduction 159(1) 41-41 2020. Link
Orchestrated ensemble activities constitute a hippocampal memory engram. Khaled Ghandour et al. Nature communications 10(1) 2637-2637 2019. Link
Tbx6 Induces Nascent Mesoderm from Pluripotent Stem Cells and Temporally Controls Cardiac versus Somite Lineage Diversification. Taketaro Sadahiro et al. Cell stem cell 23(3) 382-395 2018. Link
Synapse-specific representation of the identity of overlapping memory engrams. Kareem Abdou, Mohammad Shehata, Kiriko Choko, Hirofumi Nishizono, Mina Matsuo, Shin-Ichi Muramatsu, Kaoru Inokuchi. Science 360(6394) 1227-1231 2018. Link
CD11c+ M1-like macrophages (MΦs) but not CD206+ M2-like MΦ are involved in folliculogenesis in mice ovary. Yosuke Ono et al. Scientific reports 8(1) 8171-8171 2018. Link
Autophagy Enhances Memory Erasure through Synaptic Destabilization. Mohammad Shehata, Kareem Abdou, Kiriko Choko, Mina Matsuo, Hirofumi Nishizono, Kaoru Inokuchi. The Journal of neuroscience 38(15) 3809-3822 2018. Link
Live births from artificial insemination of microfluidic-sorted bovine spermatozoa characterized by trajectories correlated with fertility. Maria Portia B Nagata et al. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 115(14) E3087-E3096 2018. Link
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