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ミトコンドリア品質の時空間的制御と可視化による抗老化メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 22K19759
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

中台 枝里子 (鹿毛枝里子)  大阪公立大学, 大学院生活科学研究科, 教授 (40453790)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤原 正澄  岡山大学, 自然科学学域, 研究教授 (30540190)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsミトコンドリア / 蛍光ナノダイヤモンド / 線虫 / ミトコンドリア品質管理 / 抗老化
Outline of Research at the Start

ミトコンドリア品質管理の活性低下は老化の一因と考えられており、必要な時期に必要な場所でミトコンドリア品質を維持・向上させることができれば抗老化の有効な一手となりうる。本研究では、ミトコンドリア品質の時空間的制御・可視化のモデル構築により、ミトコンドリア品質管理が担う抗老化メカニズムの一端を解明することを目的とする。具体的には、線虫C. elegansを用いて、分子遺伝学的手法によりミトコンドリア活性を時期/組織特異的に制御し、老化指標の測定値との関係を導き出す。特に、蛍光ナノダイヤモンドによるin vivo局所熱測定技術を適用して、生体内のミトコンドリア活性を局所的発熱量として測定する。

Outline of Annual Research Achievements

超高齢社会を迎えたわが国においては、介護ニーズや医療費の増加が社会問題となっており、医療介入前の予防的な老化制御法開発が強く求められる。マイトファジーは損傷したミトコンドリアを選択的に除去してミトコンドリアの品質を維持するしくみであり、加齢に伴うマイトファジー活性の低下は細胞や個体の老化の一因になると考えられている。よって、効果的にミトコンドリア品質を維持・向上させるための手法が開発されれば、ヒトにも外挿可能な老化制御の戦略となりうる。他方、ミトコンドリア品質を生体内でリアルタイム計測することは、技術的にも困難であり、いつ(発達期/成熟期/老齢期)どこで(どの器官・組織や細胞で)ミトコンドリアの品質を維持・向上させることが抗老化に寄与するのかについては未だ明らかではない。本研究では、ミトコンドリア品質を時空間的に制御・可視化するための線虫モデル評価系を構築し、老化との因果関係を解くことを目的とする。代表者らの共同研究グループが開発した蛍光ナノダイヤモンドを用いたin vivo局所熱測定技術を適用して、生体内のミトコンドリアの発熱を、ナノスケールの分解能でリアルタイムに捉える新たなモデル系を確立する。
当該年度は線虫個体へのナノ粒子の到達・滞留の状況について、粒子サイズや修飾との関係を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

蛍光ナノダイヤモンドを個体の細胞に効率よく導入するための手法の最適化が遅れている。まずは高価な蛍光ナノダイヤモンドの代替として安価なマテリアルを用いた検討を実施した。

Strategy for Future Research Activity

今後は以下の計画により研究を推進する。
ミトコンドリア損傷性蛍光タンパク質KillerRedを利用して、筋組織や神経細胞、消化器など特定の組織・細胞に損傷ミトコンドリアを誘導するモデル線虫を作製する。次に、蛍光ナノダイヤモンドを用いた生体局所熱測定を実施し、ミトコンドリアの活性を局所熱として定量できるか否かを検証する。さらに、マイトファジー活性化による寿命延伸や筋肉増強作用を有することが示されている化合物を線虫に投与して、Keima-Redによりマイトファジー活性を可視化するとともに全身温度分布を測定し、マイトファイジーと発熱量の相関を調べる。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Improvement of Locomotion Caused by Lactococcus lactis subsp. lactis in the Model Organism Caenorhabditis elegans.2023

    • Author(s)
      Ali MS, Ahmed S, Takeuchi S, Wada T, Kage-Nakadai E.
    • Journal Title

      Nutrients

      Volume: 15 Issue: 20 Pages: 4482-4482

    • DOI

      10.3390/nu15204482

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Glass-patternable notch-shaped microwave architecture for on-chip spin detection in biological samples2022

    • Author(s)
      Oshimi Keisuke、Nishimura Yushi、Matsubara Tsutomu、Tanaka Masuaki、Shikoh Eiji、Zhao Li、Zou Yajuan、Komatsu Naoki、Ikado Yuta、Takezawa Yuka、Kage-Nakadai Eriko、Izutsu Yumi、Yoshizato Katsutoshi、Morita Saho、Tokunaga Masato、Yukawa Hiroshi、Baba Yoshinobu、Teki Yoshio、Fujiwara Masazumi
    • Journal Title

      Lab on a Chip

      Volume: ー Issue: 13 Pages: 2519-2530

    • DOI

      10.1039/d2lc00112h

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 線虫 C. elegans を用いた宮入菌短期給餌による寿命延伸効果の分子メカニズム解析2023

    • Author(s)
      阪倉 万葉、新家 早絵、篠山 千尋、 伊東 恵梨子、西川 禎一、中台(鹿毛) 枝里子
    • Organizer
      第77回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Akkermansia muciniphila 給餌による線虫Caenorhabditis elegans の寿命延伸効果及び抗肥満効果の評価2023

    • Author(s)
      野本 唯菜、和田 崇之、中台(鹿毛) 枝里子
    • Organizer
      第77回日本栄養・食糧学会大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of Lactococcus spp. on the lifespan and motility of Caenorhabditis elegans2022

    • Author(s)
      Shino Takeuchi, Mohammad Shaokat Ali, Eriko Kage-Nakadai
    • Organizer
      22nd IUNS-ICN
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 温度計としての実装に向けたダイヤモンド量子センサの周辺技術2022

    • Author(s)
      藤原 正澄
    • Organizer
      量子生命科学会第4回大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体内リアルタイム温度計測のための Wide-field 蛍光顕微鏡の開発2022

    • Author(s)
      井門 勇太, 押味 佳裕, Yajuan Zou, 藤原 正澄
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マイクロ波アンテナの設計と生体内ダイヤモンド ODMR 信号定量予測2022

    • Author(s)
      押味 佳裕, 藤原 正澄
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-07-05   Modified: 2024-12-25  

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