| Project Area | Hibernation biology 2.0: understanding regulated hypometabolism and its function |
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| Project/Area Number |
23H04945
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
清成 寛 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40721048)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮道 和成 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (30612577)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥139,880,000 (Direct Cost: ¥107,600,000、Indirect Cost: ¥32,280,000)
Fiscal Year 2024: ¥27,040,000 (Direct Cost: ¥20,800,000、Indirect Cost: ¥6,240,000)
Fiscal Year 2023: ¥29,120,000 (Direct Cost: ¥22,400,000、Indirect Cost: ¥6,720,000)
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| Keywords | 冬眠 / ハムスター / ゲノム編集 / 神経科学 / トランスクリプトーム / 視索前野 |
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| Outline of Research at the Start |
冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類との違いを理解するためには、両者の直接的な比較が必要であり、その際には同程度の解像度の研究が必要となる。生体内の細胞レベルの研究において、非冬眠哺乳類のマウスでは様々な種類の細胞を特異的に標識、計測、操作することができるが、冬眠哺乳類ではこのような系が確立されていない。そこで本研究では冬眠哺乳類であるハムスターをモデルに遺伝子KIを含む自在なゲノム編集技術を実装する。これを用いて特定の細胞種にCre組み換え酵素を発現するハムスター系統を樹立し、マウスにおいて特に発達しているCre/loxPを用いた細胞の種類特異的なウイルス遺伝子工学的操作系をハムスターにおいて確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハムスターなどの冬眠哺乳類とマウスやヒトなどの非冬眠哺乳類とは何が異なるのか、これを理解するためには、冬眠哺乳類と非冬眠哺乳類の直接的な比較が必要であり、その際には、同程度の解像度の研究が必要となる。生体内の細胞レベルの研究において、非冬眠哺乳類 のマウスでは様々な種類の細胞を特異的に標識、計測、操作することができるが、冬眠哺乳類ではこのような系が確立されていない。本計画班は、冬眠哺乳類モデルであるハムスターでの遺伝子改変技術・神経操作技術の確立を目的とし、また確立された技術を本領域の計画班、公募班に提供し、冬眠哺乳類における拡張された代謝恒常性を支える整体ないの細胞レベルの研究に貢献する、
遺伝子改変技術にあたっては、受精卵の培養条件、移植及び顕微注入法の最適化による生体外胚操作技術の確立には概ね成功した。遺伝子改変ハムスター作製後の系統保存を想定した凍結保存技術開発においては、体外受精については今後検討が必要であるものの、簡易ガラス化法による受精卵の凍結保存については確立できた。
神経操作技術に関しては、イメージングや操作の対象となる神経細胞群を同定するため、ハムスターの内側視索前野の解剖学的、組織化学的解析を実施した。また、冬眠状態ではないハムスターから同領域を切り出してトランスクリプトーム解析に供するためのプラットフォームを確立した。マウスの同領域のトランスクリプトームデータを公共データベースから取得し、種間比較に必要なハムスター遺伝子のアノテーション作業を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ハムスターの遺伝子改変技術開発にとっての肝となる生体外胚操作技術の確立におおむね成功し、今後は遺伝子ノックインの技術開発に着手できる。凍結保存技術開発においても受精卵を用いた凍結技術そのものについては確立できた。
神経操作技術に関しても、本プロジェクトに従事する研究員が決まり、ハムスターの取り扱いについて習熟を進めた。トランスクリプトーム解析については、まずマウスを使った技術・解析手法の習得が完了し、室傍核オキシトシンニューロンを対象とした論文一報を執筆し、プレプリントを公開した (Tsurutani M et al. bioRxiv 569733, 2023)。この知見を用いて、ハムスター視索前野のトランスクリプトーム解析が順調に立ち上がり、予備的な結果をいくつか得ることが出来ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
生体外胚操作技術の確立に成功したことにより、マイクロマニュピレーション法を用いた遺伝子ノックインの作製へ着手する。系統保存については、効率化を念頭に体外受精技術の確立を検討する。神経操作技術に関しては、冬眠中のハムスターの一細胞トランスクリプトーム解析あるいは空間トランスクリプトーム解析を進め、冬眠に関連する細胞種の同定を進める。合わせて、ハムスターの中枢神経系を対象としてウイルス導入手技の習熟を進め、Ca2＋イメージングやトランスシナプス標識法の導入テストを実施する。
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