Plasma cell-free DNA and RNA analysis of astronauts for evaluation of space environmental responses
| Project/Area Number |
20H03234
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43050:Genome biology-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 智 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50271896)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
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| Keywords | 宇宙環境 / リキッドバイオプシー / オミックス解析 / セルフリーDNA・RNA / エピゲノム解析 / RNAシークエンシング |
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| Outline of Research at the Start |
血液中には体内の細胞から放出された核酸（DNA、RNA）が循環しており、比較的容易に検体が採取できることから、疾患や生体応答のモニタリング法として利用できる。本研究では、この手法を宇宙飛行士の参加する臨床研究に応用し、宇宙環境における体内組織の変化を調査する。同様の手法はこれまでにマウスを用いた宇宙フライト実験でも行われており、その過程で得られた知見をヒトでも確認できると期待される。宇宙滞在中に起きる筋萎縮や骨量の減少など、ヒトの老化と共通した現象の分子メカニズムの解明につながる可能性がある。
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| Outline of Final Research Achievements |
Blood samples were collected from 6 astronauts at 11 time points to compare pre-flight baseline, in-flight and post-flight conditions. Consistent with the report from the Twins Study, we observed a significant increase in cell-free mitochondrial DNA in plasma during space flight. Mitochondria-enriched fractions were isolated by surface markers of extracellular vesicles, and RNA-sequencing was performed. The results showed enrichment of tissue-specific RNAs derived from various tissues including cardiovascular and nervous systems, indicating that these tissues are under metabolic stress in space. These results also established successful monitoring of internal tissues using cfRNA-based liquid biopsies.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
宇宙の微小重力環境は、地球生命がこれまで経験したことの無い環境に対してどのように応答するのかを観察できるユニークな条件であり、その応答としてミトコンドリア応答が体内でシステミックに起こることがマウスとヒトの両方で示された。これらの応答はヒトの地上での代謝関連疾患等とも関連していると考えられ、宇宙で顕在化する制御機構が地上での医学や基礎生命科学の進歩に寄与することが期待される。また、本研究で得られた知見はヒトの長期宇宙滞在や月、火星への有人ミッションに向けた宇宙医学研究に寄与する。
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Report
(4 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Nuclear factor E2-related factor 2 (NRF2) deficiency accelerates fast fibre type transition in soleus muscle during space flight2021
Author(s)
Hayashi Takuto, Kudo Takashi, Fujita Ryo, Fujita Shin-ichiro, Tsubouchi Hirona, Fuseya Sayaka, Suzuki Riku, Hamada Michito, Okada Risa, Muratani Masafumi, Shiba Dai, Suzuki Takafumi, Warabi Eiji, Yamamoto Masayuki, Takahashi Satoru
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Journal Title
Communications Biology
Volume: 4
Issue: 1
Pages: 787-787
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Identification and validation of multi-omics frailty biomarkers in human spaceflight2022
Author(s)
Camera A, Galsinh AS, Kim JK, Barker RJ, Enguita FJ, Tabetah M, Seylani A, Laiakis EC, Finch RH, Das S, Arif S, Zaksas V, Goel C, Senarath CS, Kim MS, Karouia F, Szewczyk NJ, Porterfield M, Muratani M, Mason CE, Beheshti A
Organizer
American Society for Gravity and Space Research (ASGSR) Annual Conference 2022
Related Report
Int'l Joint Research
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