トランスジェネシスによる成体イモリ網膜再生におけるＰａｘ６の機能解析

• Project/Area Number: 14F04097
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Laboratory animal science
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 千葉 親文 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80272152)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): CASCO ROBLES MARTIN 筑波大学, 生命環境系, 外国人特別研究員 ; CASCO ROBLES Martin 筑波大学, 生命環境系, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 再生医学 / 動物 / 発生・再生 / リプログラミング / 細胞・組織 / 遺伝子 / 幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

アカハライモリ・トランスジェニック技術をこの動物の網膜再生系に実践適用することにより、イモリ体再生の主幹分子メカニズムに迫ることを目的に、以下の４つの項目の研究を行った。
１．転写因子Pax6の機能を解析した。成熟した網膜色素上皮（RPE）細胞およびそこから派生する全ての細胞に、レポータータンパク質とshRNAの両方を、同時に強制発現させるトランスジェニックイモリを作製した。変態後の幼体（7ヶ月齢）をもちいて、眼球から神経性網膜を除去した後のRPE細胞の行動および網膜再生の様子を調べた。コントロール shRNAを発現させた場合には、RPE細胞は正常に神経性網膜とRPEの両方を再生した。一方、Pax6 shRNA-1を発現させ、Pax6の発現をノックダウンすると、RPE細胞は正常に上皮の特徴を失い分裂を開始したが、その後は神経性網膜やRPEを再生することはなく、最終的に筋線維芽細胞の特徴を示した。興味深いことに、この変化は、増殖性硝子体網膜症のようなヒトの外傷性網膜疾患にみられるRPE細胞の変化によく対応した。このことは、Pax6がイモリの網膜再生に不可欠であることを示すとともに、イモリの高い網膜再生能力が網膜外傷性疾患のメカニズムを改変する事で進化した可能性を示している。この成果は、イモリにおいてトランスジェニック技術を適用して遺伝子機能を明らかにした初めての例である。２．この成果を受けて、single cellトランスクリプトームにより、Pax6のノックダウンによって影響が出る遺伝子のスクリーニングを始めた。３．網膜再生および４．肢再生過程で発現する新奇なイモリ固有遺伝子を単離した。これらの機能を解析する新たなトランスジェニックイモリの開発を始めた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Dayton(米国)
• [Journal Article] A developmentally regulated switch from stem cells to dedifferentiation for limb muscle regeneration in newts. (2016)
  • Author(s): Tanaka, H.V., Ng, N.C.Y., Yu, Z.Y., Casco-Robles M.M., Maruo, F., Tsonis, P.A. and C, Chiba.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 7:11069. Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/ncomms11069
  • NAID: 120007135567
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression of two classes of Pax6 transcripts in reprogramming retinal pigment epithelium cells of the adult newt. (2016)
  • Author(s): Inami, W., Islam. M.R., Nakamura, K., Yoshikawa, T., Yasumuro, H., Casco-Robles, M.M., Toyama, F., Maruo, F. and Chiba, C.
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 33 Issue: 1 Pages: 21-30
  • DOI: 10.2108/zs150111
  • NAID: 40020738719
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The newt (Cynops pyrrhogaster) RPE65 promoter: molecular cloning, characterization and functional analysis (2014)
  • Author(s): Casco-Robles, M.M., Miura, T. and Chiba, C.
  • Journal Title: Transgenic Res. Volume: - Issue: 3 Pages: 463-73
  • DOI: 10.1007/s11248-014-9857-1
  • NAID: 120007130167
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The newt reprograms mature RPE cells into a unique multipotent state for retinal regeneration (2014)
  • Author(s): Islam, M.R., Nakamura, K., Casco-Robles, M.M., Kunahong, A., Inami, W., Toyama, F., Maruo, F. and Chiba, C.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 4, 6043 Issue: 1 Pages: 6043-6043
  • DOI: 10.1038/srep06043
  • NAID: 120007136627
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 成体イモリの網膜再生－ナチュラルリプログラミングのsingle cell解析 (2015)
  • Author(s): 千葉親文
  • Organizer: 第1回次世代両生類研究会
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2015-08-24
  • Invited
• [Presentation] 私たちはイモリのように再生できるのか？－アカハライモリに学ぶ体組織再生の戦略－ (2015)
  • Author(s): 千葉親文
  • Organizer: 第5回細胞再生医療研究会
  • Place of Presentation: 臨床研究情報センター（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-26
  • Invited
• [Presentation] 動物が魅せるナチュラルな体細胞リプログラミングと網膜再生 (2015)
  • Author(s): 千葉親文
  • Organizer: 第221回つくばブレインサイエンス・セミナー
  • Place of Presentation: 筑波大学（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2015-07-21
  • Invited
• [Presentation] 私たちは再生できる・できないの原因をイモリから学ぶことができるか？ (2014)
  • Author(s): 千葉親文、外山史、丸尾文昭、Islam, M.R.、Casco-Robles, M.M.、Casco-Robles, R.M.
  • Organizer: 日本動物学会・第８５回大会シンポジウム「ゲノム情報と胚誘導・形態形成研究のクロストーク」
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-12
  • Invited
• [Presentation] 再生イモリの網膜色素上皮層における導入遺伝子発現 (2014)
  • Author(s): Casco-Robles, M.M., Miura, T. and Chiba, C.
  • Organizer: 日本動物学会・第８５回大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Can we learn the cause of differences in regeneration-competency from the newt? (2014)
  • Author(s): Chiba, C., Toyama, F., Maruo, F., Islam, M.R., Casco-Robles, M.M. and Casco-Robles, R.M.
  • Organizer: International Workshop on Developmental and Regenerative Biology in Yamagata
  • Place of Presentation: 山形大学（山形県山形市）
  • Year and Date: 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] Adult newt RPE cells are reprogrammed into a unique state of multipotent cells to regenerate missing neural retina (2014)
  • Author(s): Chiba, C., Islam, M.R., Kunahong, A., Casco-Robles, M.M., Nakamura, K,, Inami, W. and Toyama, F.
  • Organizer: XXI Biennial Meeting of the International Society for Eye Research
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2014-07-22
• [Remarks] イモリ網膜再生のページ
  • URL: http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~chichiba/
• [Remarks] イモリネットワーク Japan Newt Research Community
  • URL: http://imori-net.org/
• [Remarks] IMORI
  • URL: http://antler.is.utsunomiya-u.ac.jp/imori/
• [Remarks] 筑波大学 注目の研究
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201603301800.html
• [Remarks] Scientists solved the Spallanzani's dilemma
  • URL: http://phys.org/news/2016-03-scientists-spallanzani-dilemma.html
• [Remarks] 筑波大学 注目の研究
  • URL: https://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201408211400.html
• [Remarks] 筑波大学大学院生命環境科学研究科生物科学専攻TOPICS
  • URL: http://www.mbs.life.tsukuba.ac.jp/