ゼブラフィッシュ変異体における神経・血管形成

• Project Area: Vasculo-neural wiring and their interdependent crosstalk
• Project/Area Number: 23122501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 東海林 亙 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 准教授 (40250831)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 神経 / 血管 / ゼブラフィッシュ / 血管形成 / 神経発生

Outline of Annual Research Achievements

臓器・組織に脳からの指令を伝える神経系と酸素や栄養を運ぶ血管系は目的が異なるものの、どちらも体のすみずみまでネットワークをはりめぐらせる器官である。それぞれの発生様式は全く異なるものと考えられていたが、これまでの申請者らの研究から両者には共通した分子メカニズムにより支配されることがわかってきた。これをもとに本研究では血管系と神経系の双方に欠損のある新規のゼブラフィッシュ変異体の同定・解析を行い、変異体にみられる発生異常を起点として、さらに両者に共通する発生・発達の分子機構を探索・解明することを計画した。
1. 解析途中の変異ゼブラフィッシュが東日本大震災の被害で死滅したことから、系統の復旧を試みた。前年度に復旧した変異系統mujinaに加えて、飼育環境の悪化により昨年度中の復旧ができなかった原因遺伝子未同定の変異系統(walk off系統)を、凍結保存精子からの人工授精を行うことで確保に成功した。walk off系統はゼブラフィッシュの発生期に運動神経と体節間血管の双方が密接にコンタクトするNiche様の細胞(MP細胞)が欠損する貴重な系統であり、今後は神経・血管・MP細胞の相互作用を解析することが可能になった。
2. 昨年度までの研究から変異体mujina系統の研究から、細胞内輸送系を担う分子群が血管内腔形成に 重要な役割をもつことを発見していたが、血管内皮細胞を蛍光タンパクで標識するTie2:GFPマウスを導入し、新生血管のモデルであるマトリゲル・プラグ法とsiRNAによる遺伝 子ノックダウン法を行うことによって、同様の分子メカニズムが魚類から哺乳類まで保存されていることを明らかにした。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Targeted expression of a chimeric channelrhodopsin in zebrafish under regulation of Gal4-UAS system. (2013)
  • Author(s): Umeda K, Shoji W Sakai S, Muto A, Kawakami K, Ishizuka T, and Yawo H
  • Journal Title: Neuroscience Research Volume: 75 Issue: 1 Pages: 69-75
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.08.010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of Infrared Laser to the Zebrafish Vascular System: Gene Induction, Tracing, and Ablation of Single Endothelial Cells. (2013)
  • Author(s): Kimura E, Deguchi T, Kamei Y, Shoji W, Yuba S, Hitomi J.
  • Journal Title: Arterioscler Thromb Vasc Biol. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic changes in the gene expression of zebrafish Reelin receptors during embryogenesis and hatching period (2012)
  • Author(s): Hideaki Imai, Yoshihito Oomiya, Satoshi Kikkawa, Wataru Shoji, Masahiko Hibi, Toshio Terashima, Yu Katsuyama
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: Vol.54 Issue: 2 Pages: 253-263
  • DOI: 10.1111/j.1440-169x.2012.01327.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] IR- LEGO顕微鏡を用いた血管内皮細胞における1細胞レベルでの遺伝子発現系の樹立 (2012)
  • Author(s): 木村英二、出口友則、亀井保博、東海林亙、弓場 俊輔、人見次郎
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Spatio- temporally regulated gene induction in the targeted single endothelial cells using an infrared laser (2012)
  • Author(s): Kimura. E., Deguchi, T., Kamei, Y., Shoji, W., Yuba, S., Hitomi, J.
  • Organizer: 第20回日本血管生物医学会学術集会 / 第10回 Korea- Japan Joint Symposiumon Vascular Biology
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2012-12-05
• [Presentation] Optogenetic analysis of fin movement (2012)
  • Author(s): Wataru Shoji
  • Organizer: 第18回小型魚類研究会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-09-22
• [Presentation] TAG- 1を介したゼブラフィッシュ一次運動神経軸索と神経冠 細 胞の相互作用 (2012)
  • Author(s): 前田美香、東海林亙
  • Organizer: 第83回日本動物学会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] 運動神経軸索とシュワン細胞の初期相互作用 (2011)
  • Author(s): 前田(佐藤)美香、東海林亙
  • Organizer: 第82回日本動物学会年会
  • Place of Presentation: 旭川
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] Transgenic zebrafish expressing optimized channelrhodopsin in Rohon-Beard neurons : escape behavior by light (2011)
  • Author(s): 梅田桂子、東海林亙、酒井誠一郎、石塚徹、八尾寛
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Early Interaction of Schwann precursors with motor axon (2011)
  • Author(s): Sato-Maeda, M., Shoji, W.
  • Organizer: 第82回日本動物学会年会
  • Place of Presentation: 三島
  • Year and Date: 2011-09-08
• [Presentation] Optogenetic stimulation of transgenic zebrafish expressing an optimized channelrhodopsin variant (2011)
  • Author(s): Umeda, K., Shoji, W., Sakai, S., Ishizuka, T., Yawo, H.
  • Organizer: 8th IBRO World Congress of Neuroscience
  • Place of Presentation: イタリア フローレンス
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Remarks] 東北大学加齢医学研究所ホームページ
• [Remarks] 東海林研究室独自ホームページ
• [Remarks]
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/cellbio/Welcome.html