微小重力環境における宿主-病原体の相互作用変化をもたらす分子基盤の解明

• Project Area: "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
• Project/Area Number: 16H01644
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 白井 睦訓 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20196596)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 微小重力環境 / オルガノイド / メダカ / YAPシグナル / 細菌感染 / 微小重力 / 宿主-病原体 / シグナル伝達 / シグナル伝達系

Outline of Annual Research Achievements

宇宙環境における微生物感染は、宇宙飛行士の健康に深刻な影響を与えうるリスク要因の一つである。近年、宇宙環境ではヒト-病原体の相互作用の変化が微生物感染リスクに深く関わる可能性が明らかになってきたが、微小重力がいかにして宿主-病原体の関係性に影響を与えるのかについて、詳細な分子機構は明らかになっていない。そこで本研究では、三次元オルガノイド培養系ならびにメダカを用いて、我々がこれまで注目してきた重力-YAPシグナル伝達系が、宿主-病原細菌間の相互作用に及ぼす影響を解析することにした。
1. 腸オルガノイドの安定的な培養系の樹立と細菌感染実験系の確立: 本年度は、大腸オルガノイドに対してサルモネラの感染を試みたが、宿主細胞内へのサルモネラの侵入を確認するには至らなかった。そこでマイクロインジェクション法により、オルガノイド内腔へサルモネラを直接導入し現在まで感染効率の向上を試みている。次にGFP発現サルモネラを感染させたヒト結腸癌由来Caco-2細胞において、YAPシグナル系分子の遺伝子発現をq-PCR法により精査した。その結果、サルモネラの感染により、YAPの下流遺伝子のひとつであるCTGFの発現が大きく減少することを見出した。
2. メダカ個体を用いたトランスクリプトーム解析: RNA-seq法によりメダカ野生型胚とYAP変異体胚との間の比較トランスクリプトーム解析を行った結果、免疫系のシグナル伝達分子などに顕著な発現変動が認められた。そこでヒトRPE1細胞においてq-PCR法により詳細な解析を行ったところ、YAPのノックアウトに伴い免疫系のシグナル分子の発現が上昇する傾向が認められた。以上の結果から、重力耐性遺伝子YAPによる免疫系シグナルの制御は、魚類からヒトに至るまで進化的に広く保存されている可能性が考えられた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] YAP mediated mechano-homeostasis ― conditioning 3D animal body shape (2017)
  • Author(s): Yoichi Asaoka, Makoto Furutani-Seiki
  • Journal Title: Current Opinion in Cell Biology Volume: 49 Pages: 64-70
  • DOI: 10.1016/j.ceb.2017.11.013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 再生医療-重力に抗した複雑な立体臓器の構築機構 (2017)
  • Author(s): 浅岡洋一, 古谷-清木誠
  • Journal Title: 季刊 腎と骨代謝 Volume: 30 Pages: 227-232
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a Novel Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) Assay for the Detection of <i>Rickettsia</i> spp. (2017)
  • Author(s): Hanaoka N, Matsutani M, Satoh M, Ogawa M, Shirai M, Ando S
  • Journal Title: Japanese Journal of Infectious Diseases Volume: 70 Issue: 1 Pages: 119-123
  • DOI: 10.7883/yoken.JJID.2015.579
  • NAID: 130005296301
  • ISSN: 1344-6304, 1884-2836
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] YAP is essential for 3D organogenesis withstanding gravity. (2017)
  • Author(s): Asaoka Y, Nishina H, Furutani-Seiki M.
  • Journal Title: Dev Growth Differ. Volume: 59 Issue: 1 Pages: 52-58
  • DOI: 10.1111/dgd.12338
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The mevalonate pathway regulates primitive streak formation via protein farnesylation (2016)
  • Author(s): Okamoto-Uchida Y, Yu R, Miyamura N, Arima N, Ishigami-Yuasa M, Kagechika H, Yoshida S, Hosoya T, Nawa M, Kasama T, Asaoka Y, Alois RW, Elling U, Penninger JM, Nishina S, Azuma N, Nishina H
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 37697-37697
  • DOI: 10.1038/srep37697
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] SLC7 family transporters control the establishment of left-right asymmetry during organogenesis in medaka by activating mTOR signaling. (2016)
  • Author(s): Asaoka Y, Nagai Y, Namae M, Furutani-Seiki M, Nishina H
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 474 Issue: 1 Pages: 146-153
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.04.087
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 宇宙環境における宿主-病原体の相互作用の解析に向けた感染モデルの構築 (2017)
  • Author(s): 浅岡 洋一，荻野 英賢, 白井 睦訓
  • Organizer: 第70回日本細菌学会中国・四国支部総会
• [Presentation] 宇宙環境における宿主-病原体の相互作用変化の解析に向けたメダカ感染モデルの構築 (2016)
  • Author(s): 浅岡洋一, 白井睦訓
  • Organizer: 第86回日本感染症学会西日本地方会学術集会
• [Presentation] YAPは組織張力の制御を通して立体臓器を構築する (2016)
  • Author(s): 浅岡洋一, 仁科博史, Carl-Philipp Heisenberg, 古谷-清木誠
  • Organizer: 日本遺伝学会第88回大会
  • Invited
• [Presentation] SLC7 family transporters control the establishment of left-right asymmetry during organogenesis in medaka by activating mTOR signaling. (2016)
  • Author(s): Yoichi Asaoka, Yoko Nagai, Misako Namae, Makoto Furutani-Seiki and Hiroshi Nishina
  • Organizer: 第22回小型魚類研究会