Technological development of conditional knockout system in newts for investigation of cardiac regeneration

• Project/Area Number: 26650082
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: Takeuchi Takashi 鳥取大学, 医学部, 教授 (70197268)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): Hayashi Toshinori 鳥取大学, 医学部, 准教授 (60580925)
• Research Collaborator: Satoh Yukio 鳥取大学, 医学部, 助教 ; Azuma Shouhei 鳥取大学, 大学院医学系研究科, 大学院生 ; Nakajima Mie 鳥取大学, 大学院医学系研究科, 大学院生
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: イベリアトゲイモリ / 心筋細胞 / 再生 / トランスジェニック / 細胞系譜 / コンディショナルノックアウト / CRE-loxP / IR-LEGO / 発生

Outline of Final Research Achievements

In this research, we aimed to establish a research base to elucidate cardiac regeneration of the newt at the gene level and obtained the following results, and obtained the following results. (1) We tried to generate a conditional knockout newt of the CDK1 gene, showed that TALENs can efficiently cleave CDK1 allele, and that incomplete but loxP sequence can be inserted to the CDK1 allele. (2) Local induction of genes by IR-LEGO method was established. (3) Construction of gene expression database and efficient genomic cloning method. (4) The conditions of CRISPR / Cas 9 system in newts were determined.
Based on these results, we published 3 articles of the original paper and 2 reviews of the review. We also made 17 presentations at academic conferences.

Research Products

• [Int'l Joint Research] Karolinska Institute(Sweden)
• [Journal Article] イモリをマウスと結ぶための新しい実験モデル (2016)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 67 Pages: 264-269
• [Journal Article] 再生生物学の新時代へー古くて新しいモデル生物イベリアトゲイモリ (2016)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 34 Pages: 1473-1476
• [Journal Article] Two inhibitory systems and CKIs regulate cell cycle exit of mammalian cardiomyocytes after birth. (2015)
  • Author(s): Tane, S., Okayama, H., Ikenishi, A., Amemiya, Y., Nakayama, I. K., and Takeuchi, T.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 466 Issue: 2 Pages: 147-154
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.08.102
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Application of local gene induction by infrared laser-mediated microscope and temperature stimulator to amphibian regeneration study. (2015)
  • Author(s): Kawasumi, A., Hayashi, T., Kobayashi, T., Nagayama, C., Hayashi, S., Kamei, Y., Morishita, Y., T Takeuchi, T., Tamura, K., Yokoyama, H.
  • Journal Title: Dev. Growth Differ. Volume: 57 Issue: 9 Pages: 601-613
  • DOI: 10.1111/dgd.12241
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Repression of cyclin D1 expression is necessary for the maintenance of cell cycle exit in adult mammalian cardiomyocytes (2014)
  • Author(s): Tane, S., Kubota, M., Okayama, H.,Ikenishi, A., Yoshitome, S., Iwamoto,N., Satoh, Y., Kusakabe, A., Ogawa, S.,Kanai, A., Molkentin, J. D., Nakamura, K., Ohbayashi, T., and Takeuchi, T.
  • Journal Title: J. Biol. Chem Volume: (in press) Issue: 26 Pages: 18033-18044
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.541953
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CDK inhibitors, p21Cip1 and p27Kip1, participate in cell cycle exit of mammalian cardiomyocytes. (2014)
  • Author(s): Tane, S., Ikenishi, A., Okayama, H., Iwamoto, N., Nakayama, I. K., and Takeuchi, T.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 443 Issue: 3 Pages: 1105-1109
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.12.109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcription activator-like effector nucleases efficiently disrupt the target gene in Iberian ribbed newts (Pleurodeles waltl), an experimental model animal for regeneration. (2014)
  • Author(s): Hayashi T, Sakamoto K, Sakuma T, Yokotani N, Inoue T, Kawaguchi E, Agata K, Yamamoto T, Takeuchi T
  • Journal Title: Development, Growth and Differentiation Volume: 56 Issue: 1 Pages: 115-121
  • DOI: 10.1111/dgd.12103
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Regulation of cardiomyocyte proliferation during development and regeneration (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T.
  • Journal Title: Dev. Growth. Differ Volume: (in press) Issue: 5 Pages: 402-409
  • DOI: 10.1111/dgd.12134
  • NAID: 40020109544
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 心臓の発生と再生における心筋細胞の増殖制御機構 (2014)
  • Author(s): 竹内 隆、田根 将志、林 利憲
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33 Pages: 1170-1175
• [Journal Article] イモリ心臓再生機構の解明を目指した遺伝子機能の研究モデル確立 (2014)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 生体の科学 Volume: 65 Pages: 255-258
• [Journal Article] 再生研究の革命戦士～イベリアトゲイモリの奮闘～ (2014)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33 Pages: 29-35
• [Journal Article] 種間による自律的な心臓再生能力の違いは何によって決まるのか？実験医学 (2014)
  • Author(s): 竹内 隆、林 利憲
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 32 Pages: 29-35
• [Presentation] Study of cardiac regeneration using new model newt Pleurodeles waltl. (2017)
  • Author(s): Toshinori Hayashi, Ayumi Myouga, Eri Tsuchiya, Shohei Azuma, Yukio Sato and Takashi Takeuchi
  • Organizer: Annual meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists Symposium
  • Place of Presentation: Tower Hall Funabori, (Edogawa, Tokyo)
  • Year and Date: 2017-05-10
  • Invited
• [Presentation] 「再生できる動物」と「再生できない動物では何が異なるのか？ (2017)
  • Author(s): 林 利憲、佐藤 幸夫、竹内 隆
  • Organizer: 日本再生医療学会 高校生体験企画
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-09
  • Invited
• [Presentation] 新規実験モデル動物のイベリアトゲイモリが可能にする新しい再生研究 (2017)
  • Author(s): 林 利憲、茗荷 あゆみ、東 翔平、土屋 絵莉、竹内 隆
  • Organizer: 日本再生医療学会 シンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-08
  • Invited
• [Presentation] マウスとイモリを用いた再生研究～再生能の違いは何が決めるか？ (2017)
  • Author(s): 竹内 隆
  • Organizer: CREST研究課題「細胞動態の多様性・不均一性に基づく組織構築原理の解明」研究集会 特別講演
  • Place of Presentation: 松江エクセルホテル東急(島根県 松江市)
  • Year and Date: 2017-02-20
  • Invited
• [Presentation] Cardiac regeneration in newts achieved based on the compensatory manner. (2016)
  • Author(s): Toshinori Hayashi, Ayumi Myouga, Eri Tsuchiya, Shohei Azuma Yukio Sato and Takashi Takeuchi
  • Organizer: ICZ/ZSJ Joint Meeting Symposium
  • Place of Presentation: OIST (Onna-son, Okinawa)
  • Year and Date: 2016-11-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 革新的イモリ研究の創成～イベリアトゲイモリを用いて (2016)
  • Author(s): 竹内 隆
  • Organizer: オモロイ生き物研究会
  • Place of Presentation: 定山渓ホテル（北海道 札幌市）
  • Year and Date: 2016-10-22
  • Invited
• [Presentation] イモリの再生能力を支える機構をマウスとの比較から明らかにする (2016)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Organizer: ユニーク動物研究会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所（愛知県 岡崎市）
  • Year and Date: 2016-08-21
  • Invited
• [Presentation] イベリアトゲイモリを用いた心臓再生における細胞増殖の制御機構の研究 (2016)
  • Author(s): 林 利憲、茗荷 あゆみ、土屋 絵莉、東 翔平、竹内 隆
  • Organizer: 次世代両生類研究会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所（愛知県 岡崎市）
  • Year and Date: 2016-08-08
  • Invited
• [Presentation] イモリの心臓再生は既存の心筋細胞による補償的再生によって成立する (2015)
  • Author(s): 林 利憲、土屋 絵莉、茗荷 あゆみ、竹内 隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル、神戸国際展示場
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] マウスとイモリとを比較して再生能力の違いを決める機構を探る (2015)
  • Author(s): 竹内 隆、東 翔平、雨宮 由季、林 利憲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートピアホテル
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] イベリアトゲイモリを用いた再生研究の展開 (2015)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2015-09-18
  • Invited
• [Presentation] イモリ研究をプラットホーム化するにはあと何が必要か？ (2015)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Organizer: 次世代両生類研究会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所
  • Year and Date: 2015-08-24
  • Invited
• [Presentation] イモリの「ユニークさ」をどのように活かすのか？ (2015)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Organizer: ユニーク動物研究会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所
  • Year and Date: 2015-08-18
  • Invited
• [Presentation] イベリアトゲイモリ導入への３つのステップ (2014)
  • Author(s): 林利憲、竹内隆
  • Organizer: イベリアトゲイモリ研究集会
  • Place of Presentation: 鳥取大学医学部 米子市
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • Invited
• [Presentation] What determines differences in cardiac regenerative abilities between mouse and newts? (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., H., Amemiya Y., Ohdira, Y., Myouga, A., Azuma, S., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本分子生物学会 シンポジウム
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] イモリのcyclin D1の発現を制御するプロモーター領域のクローニングと機能解析 (2014)
  • Author(s): 東 翔平、松本 晃、佐藤 幸夫、竹内 隆、林 利憲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] イモリの心臓再生過程における分化した心筋細胞の寄与を解明する (2014)
  • Author(s): 茗荷 あゆみ、横谷 直樹、竹内 隆、林 利憲
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 中心体は、心筋細胞の増殖停止に関与するのか？ (2014)
  • Author(s): 雨宮 由季，田根 将志，大平 吉乃，茗荷 あゆみ、林 利憲、竹内 隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 有用なモデル動物となり得る、イベリアトゲイモリを用いた遺伝子操作法の確立 (2014)
  • Author(s): 林 利憲、茗荷 あゆみ、佐久間 哲史、亀井 保博、横山 仁、山本 卓、竹内 隆
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 横浜市
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Genome editing is a powerful tool for studies in newt cardiac regeneration (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Sakuma, T., Myouga, A., Sakamoto, K., Yokotani, N., Inoue, T., Kawaguchi, E., Agata, K., Yamamoto, T., and Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本遺伝学会大会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学 長浜市
  • Year and Date: 2014-09-17
  • Invited
• [Presentation] Mechanisms of cell cycle exit and the maintenance in mouse cardiomyocytes, and the roles for regenerative abilities in mouse and newts. (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., Amemiya, Y., Myouga, A., Hayashi, T.
  • Organizer: EMBO Conference The molecular &Cellular Basis of Regeneration & Tissue Repair,
  • Place of Presentation: Sant Feliu de Guixols, Spain.
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-10
• [Presentation] Development of molecular genetic system for newts and linage tracing analyses in cardiac regenerarion. (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Myouga, A., Yokotani, N., Takeuchi, T.
  • Organizer: EMBO Conference The molecular &Cellular Basis of Regeneration & Tissue Repair,
  • Place of Presentation: Sant Feliu de Guixols, Spain.
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-10
• [Presentation] Cell cycle exit in cardiomyocytes is initiated by p21Cip1 and p27Kip1, and maintained by two inhibitor systems. (2014)
  • Author(s): Tane, S., Okayama, H., Ikenishi, A., Satoh, Y., Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: ウィンク愛知 名古屋市
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [Presentation] TALEN-mediated genome editing is very useful in Iberian ribbed newts (Pleurodeles waltl), an experimental model animal for regeneration. (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Sakamoto, K., Sakuma, T., Myouga, A., Yokotani, N., Inoue, T., Kawaguchi, E, Agata, K., Yamamoto, T., Takeuchi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: ウィンク愛知 名古屋市
  • Year and Date: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [Book] TALENs: Methods and Protocols. (2015)
  • Author(s): Hayashi, T., and Takeuchi, T.
  • Total Pages: 272
  • Publisher: Springer New York
• [Book] Salamanders in Regeneration Research (2015)
  • Author(s): Hayashi, T., and Takeuchi, T.
  • Total Pages: 351
  • Publisher: Springer New York
• [Remarks] 鳥取大学医学部生命科学科生体情報額分野
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/biosign/5982.html
• [Remarks] 鳥取大学医学部生命科学科生体情報額分野
  • URL: https://www.facebook.com/seitai.seimei.toridai
• [Remarks] 鳥取大学医学部生命科学科生体情報学分野
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/biosign/5982.html
• [Remarks] 鳥取大学医学部生命科学科生体情報学分野
  • URL: https://www.facebook.com/seitai.seimei.toridai/
• [Remarks] 鳥取大学医学部 生命科学科 生体情報学分野
  • URL: http://www.med.tottori-u.ac.jp/biosign/5982.html
• [Remarks] 鳥取大学医学部 生命科学科 生体情報学分野
  • URL: https://www.facebook.com/seitai.seimei.toridai?ref=aymt_homepage_panel