Morphology and function of fin-ray joints in fish
Project/Area Number |
20K06727
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
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Research Institution | Jikei University School of Medicine |
Principal Investigator |
矢野 十織 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (10648091)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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Keywords | ゼブラフィッシュ / 関節 / 形態 / コラーゲン / 膠原線維 / 骨 / 鰭 / 鰭節間関節 / inter-lepidotrichial / joint / 魚 |
Outline of Research at the Start |
魚類の鰭(ヒレ)には、骨同士の連結部に関節(鰭節間関節と命名)があり、遊泳運動に必要である。本研究では鰭節間関節の(I)形態形成、(II)構造、(III)機能の理解を目指す。我々ヒトの四肢の指節間関節(指関節)との共通点・相違点を考慮しながら、鰭節間関節の特徴を明らかにするために、まずモデル動物であるゼブラフィッシュの関節形成細胞を抽出し、鰭節間関節関連遺伝子群を見つけ出し、遺伝子ノックアウト個体を作製する。また関節可動性評価法を確立し、遺伝的に可動性が低下した鰭節間関節の機能評価を行う。長寿命人生で誰しも直面する関節障害の新しい研究モデルとして、ゼブラフィッシュを用いた研究を日本から興す。
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Outline of Annual Research Achievements |
ゼブラフィッシュの関節構造と機能を理解する本研究課題において、(1)本年度前半は分子生物学的解析を、(2)後半は組織学的解析を行った。
(1)ゼブラフィッシュの鰭(ひれ)の関節運動と機能を明らかにするためには、コラーゲンや骨芽細胞、破骨細胞など、骨や関節の理解に必須な細胞・細胞外マトリックスの①タンパク質局在を明らかにすること、②遺伝子発現状態の変動を捉えることが必須であった。そこで申請時の計画通りに複数の抗体を購入し①について免疫組織化学染色を検討した。多くのコマーシャルな抗体において非特異的な染色結果が散見され、既報の遺伝子組換え系統(骨芽細胞やコラーゲンを蛍光タンパク質で可視化したゼブラフィッシュ)での結果と乖離していた。購入した抗体は他動物(マウス)の組織・細胞においては特異性があることから、ゼブラフィッシュにおいて①の困難さがうかがえた。一方でリアルタイムPCR法を用いた②に関しては計画通りの成果が得られた。
(2)骨は骨質(コラーゲン)が一成分であり、同じくコラーゲンで作られた骨膜・関節・周囲結合組織との連続性を明らかにするには、骨化コラーゲン線維・非骨化コラーゲン線維の双方を二別して染める技術が本研究課題で必須だった。しかし組織・病理染色(アザン染色・マッソントリクローム染色・シリウスレッド染色)では双方が単色に染まってしまう。我々は同一サンプルで双方を別な色に標識する新規二重染色法を考案し、本年度の日本解剖学会年会にて世界初公表した。本研究課題の実施期間半ばにして想定外の成果・進捗であると考えられ、教育・研究・病理の観点で興味ある方々に今後広く技術提供し、結合組織解析の研究分野に貢献したい。
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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
関節の構造と機能の両面を明らかにする本研究において、構造を「粗く」明らかにする新規染色技術を考案したことにより、当初の計画以上の進展・成果があり、早々に次年度での論文公表を計画している。一方でsingle-cell RNA-seq解析やtranscriptome解析のような「細かく」性質を明らかにする網羅的分子解析も本研究課題遂行の両輪のひとつであるが、セットアップが遅れている。また機能面に関しては挑戦的な実験計画であるが、昨年度までに購入したハイスピードカメラを用いた機能解析は難航している。全体を通じて本研究課題の進捗はおおむね順調であると判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
組織構造を粗く解析するための「骨化コラーゲン線維・非骨化コラーゲン線維の二重染色技術」に関しては、本研究課題遂行のなかで研究代表者・矢野が発案をし、研究グループ内で改良を重ねたオリジナルの手法であるため、プライオリティは実験ノート記録ならびに本年度の学会発表にて自明であるが、論文としてプライオリティを高めることが一般的に必要である。本邦発の技術として論文公表し、長く引用してもらえるよう、技術の微調整をしたうえで次年度内に公表を目指したい。このためには、組織構造を細かく解析するための網羅的分子解析は、実施年度を後ろ倒しにしたうえで計画通りに行うことにする。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)