宇宙環境における線虫の老化とその制御機構

• Project Area: "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
• Project/Area Number: 16H01657
• 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: Waseda University
• Principal Investigator: 本田 陽子 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 客員主任研究員 (90399460)
• 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: 宇宙 / 老化 / 寿命 / 線虫 / 遺伝子発現 / 活動度 / DNAマイクロアレイ解析 / RNAseq解析 / 国際宇宙ステーション(ISS) / 環境生理学 / 遺伝子 / 環境 / 宇宙科学

Outline of Annual Research Achievements

「重力」は生命現象において重要な環境要因であるが、寿命や老化速度への影響についてはよくわかっていなかった。そこで代表者らは宇宙での寿命の変化を線虫を用いて調べることを目的としてJAXAとの共同研究で宇宙実験「Space Aging: 宇宙環境における線虫の老化研究」を実施した。
線虫の野生体と短寿命変異体daf-16(FOXO転写因子ホモログ)を同調培養して打上げ、軌道上μG群、軌道上1G群、地上対照群の3群について毎日3分間の動画を撮影し、観察中に動きがなかった個体を死亡個体として生存曲線を描いた。その結果、軌道上μG群の生存曲線は中年期までは急激に低下しその後は緩やかに減少するという階段状の変化を示した。軌道上μG群では平均寿命が地上対照群と比べて野生体で22％、daf-16変異体では38%短縮した。地上対照群と軌道上1G群では階段状の変化が見られない、ほぼ同様のシグモイド型の生存曲線となった。
各群それぞれの個体について10秒間中に体を曲げる回数を活動度として定量化し、老化速度の指標とした。軌道上1G群および地上対照群では活動度の低い個体は培養10日目で1割に満たないが、軌道上μG群においては半数に達していた。このことから軌道上μG群の老化が急速に進み、そのため生存曲線が階段状になったことが示唆された。
宇宙軌道上で凍結保存した線虫から総RNAを抽出し、DNAマイクロアレイ解析およびRNAseq解析により遺伝子発現解析を行った。地上で100G過重をかけた群とその対照群とにおいても同様に遺伝子解析を行った。宇宙軌道上μGで軌道上1Gと比較して発現が減少し、かつ地上100G過重群で対照群に対し発現が増加する遺伝子群、あるいはその逆の変動をする遺伝子群に着目したところ、それぞれ有意に変化する遺伝子が複数見つかった。これらの遺伝子が線虫の老化と寿命に及ぼす影響を明らかにした。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Emory University(米国)
• [Int'l Joint Research] Emory University(米国)
• [Remarks] ライフサイエンス実験 Space Aging
  • URL: http://iss.jaxa.jp/kiboexp/theme/second/spaceaging/
• [Remarks] ライフサイエンス実験 Space Aging 宇宙実験リポート
  • URL: http://iss.jaxa.jp/kiboexp/theme/second/spaceaging/report.html
• [Remarks] 宇宙実験サクッと解説：線虫の寿命の変化って？編
  • URL: http://iss.jaxa.jp/kiboexp/theme/second/spaceaging/kaisetsu.html
• [Remarks] Study of the effects of space flight on the aging
  • URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/1081.html
• [Remarks] Watching Worms Will Help Humans Age
  • URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/space_aging