イモリの分子遺伝学実験系を駆使した再生原理の解明

• Project Area: Molecular mechanisms underlying reconstruction of 3D structers during regeneration
• Project/Area Number: 25124706
• 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: Tottori University
• Principal Investigator: 林 利憲 鳥取大学, 医学部, 准教授 (60580925)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: イベリアトゲイモリ / 心臓再生 / 心筋細胞 / トランスジェニック / 細胞系譜 / 細胞周期 / ゲノム編集 / コンディショナルノックアウト / CRE-loxP

Outline of Annual Research Achievements

有尾両生類のイモリは極めて高い再生能力を持つ。その再生能力を支える原理を解明して、ヒトやマウスにフィードバックする意義は非常に高い。本研究では、これまで広く用いられてきた日本産のアカハライモリや米国産のブチイモリに代わり、大量繁殖が可能なスペイン原産のイベリアトゲイモリを導入することで、再生機構を解明するための遺伝子操作を駆使した実験系を樹立・整備すること、その実験系を用いて心臓再生の開始機序を明らかにすること、さらにはイモリで明らかにした心臓再生の開始機構がマウスではどのように機能しているかを示すことを目的に研究を行った。
当該年度はイモリとマウスの心臓再生能の違いが生じる原因を明らかにするために、両者の心臓損傷後における細胞周期の制御因子の発現量の変化について比較解析を行った。また、イモリの心臓再生過程にみられる細胞増殖の詳細なパターンを調べることで、これまでの考え方とは異なる様式で再生が起こることを示した。
次に、より高度な遺伝子破壊実験系を可能とするために、TALENを介したゲノム編集によるコンディショナルノックアウトイモリの作製を行った。これにより、イモリゲノムの目的とする領域に対してコンディショナルノックアウトに必要なloxP配列を挿入できることが示された。
本課題の研究成果をもとに、本領域の研究者である横山　仁、森下　善弘、　及び亀井　保博らと共同で原著論文（査読あり）を発表した。日本語総説（査読なし）2報と著書（一部）を2冊執筆した。このほか共同研究を含め11件以上の学会・研究会における研究発表を行った。うち6件は招待講演の演者をつとめた。さらに、基礎生物学研究所（愛知県岡崎市）で行われた国際トレーニングコースにおいて講師を務め、本研究において確立したイベリアトゲイモリの実験系を紹介した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Karolinska Institutet(Sweden)
• [Journal Article] 再生生物学の新時代へ (2016)
  • Author(s): 林 利憲、竹内 隆
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 印刷中
• [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: 印刷中
• [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] 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] Histone H3 lysine 9 methyltransferases, G9a and GLP are essential for cardiac morphogenesis. (2013)
  • Author(s): Inagawa M, Nakajima K, Makino T, Ogawa S, Kojima M, Ito S, Ikenishi A, Hayashi T, Schwartz RJ, Nakamura K, Obayashi T, Tachibana M, Shinkai Y, Maeda K, Miyagawa-Tomita S, Takeuchi T
  • Journal Title: Mech Dev. Volume: 130 Issue: 11-12 Pages: 519-31
  • DOI: 10.1016/j.mod.2013.07.002
  • Peer Reviewed
• [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: 神戸国際展示場、神戸市
  • Year and Date: 2015-12-03
• [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、新潟市
  • 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、岡崎市
  • 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、岡崎市
  • 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: 第一回イベリアトゲイモリ研究集会
  • Place of Presentation: 鳥取大学、米子市
  • Year and Date: 2014-12-04
  • 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: 2014-11-24
• [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: 2014-11-24
• [Presentation] 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: 2014-11-24
• [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
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学、長浜市
  • Year and Date: 2014-09-17
  • Invited
• [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
  • Int'l Joint Research
• [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
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular genetic system for regenerative studies using newts Iberian Ribbed Newts (Pleurodeles waltl). (2014)
  • Author(s): Hayashi, T., Yokotani, N., Matsumoto, A., Myouga, A., Sakamoto, K., Inoue, T., Kawaguchi, E., Agata, K., Sakuma, T., Yamamoto, T., Takeuchi, T.
  • Organizer: CDB Symposium 2014
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市理研CDB
  • Year and Date: 2014-03-10 – 2014-03-12
• [Presentation] Linage tracing analysis of cardiomyocytes in the newt cardiac regeneration by tamoxifen-inducible Cre-loxP system. (2014)
  • Author(s): Myouga, A., Yokotani, N., Takeuchi, T., Hayashi, T.
  • Organizer: CDB Symposium 2014
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市理研CDB
  • Year and Date: 2014-03-10 – 2014-03-12
• [Presentation] Molecular mechanisms of cell proliferation in cardiomyocytes during cardiac development and regeneration. (2014)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., H., Matsumoto, A., Myouga, A., Hayashi, T.
  • Organizer: CDB Symposium 2014
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市理研CDB
  • Year and Date: 2014-03-10 – 2014-03-12
  • Invited
• [Presentation] イモリの心臓再生における心筋細胞の増殖と、再生心筋組織に対する寄与 (2014)
  • Author(s): 林 利憲、茗荷 あゆみ、横谷 直樹、竹内 隆
  • Organizer: 日本再生医療学会
  • Place of Presentation: 京都府京都市京都国際会議場
  • Year and Date: 2014-03-04 – 2014-03-06
• [Presentation] イモリの心臓再生過程における細胞系譜の追跡と再生心筋に対する寄与の解明 (2013)
  • 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: 兵庫県神戸市神戸国際会議場
  • Year and Date: 2013-12-03 – 2013-12-05
• [Presentation] TALENによるイモリのゲノム編集の可能性と、再生研究への展開 (2013)
  • Author(s): 林 利憲、坂本 興亮、佐久間 哲史、横谷 直樹、井上 武、川口 恵里、阿形 清和、山本 卓、 竹内 隆
  • Organizer: ゲノム編集研究会
  • Place of Presentation: 広島県東広島市広島大学
  • Year and Date: 2013-10-26 – 2013-10-27
• [Presentation] 遺伝子操作、ゲノム編集技術を用いたイモリ再生研究の展開 (2013)
  • Author(s): 林 利憲、茗荷 あゆみ、 横谷 直樹、 佐久間 哲史、 山本 卓、 竹内 隆
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山県岡山市岡山大学
  • Year and Date: 2013-09-26 – 2013-09-28
  • Invited
• [Presentation] Molecular genetic system for regenerative studies using newt. (2013)
  • Author(s): Hayashi, T., Yokotani, N., Matsumoto, A., Myouga, A., Okamoto, M., Takeuchi, T
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 島根県松江市くにびきメッセ
  • Year and Date: 2013-05-28 – 2013-05-31
  • Invited
• [Presentation] What molecule triggers re-proliferation of cardiomyocytes during newt heart regeneration? (2013)
  • Author(s): Yokotani, N., Inoue, T., Kawaguchi, E., Agata, K., Takeuchi, T., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 島根県松江市くにびきメッセ
  • Year and Date: 2013-05-28 – 2013-05-31
• [Presentation] Linage tracing analysis of cardiomyocytes in the newt cardiac regeneration by tamoxifen-inducible Cre-loxP system. (2013)
  • Author(s): Myouga, A., Yokotani, N., Takeuchi, T., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 島根県松江市くにびきメッセ
  • Year and Date: 2013-05-28 – 2013-05-31
• [Presentation] Molecular mechanisms of cell proliferation in cardiomyocytes during cardiac development and regeneration. (2013)
  • Author(s): Takeuchi, T., Tane, S., Okayama, Ikenishi, A., Yokotani, N., Matsumoto, A., Myouga, A., Hayashi, T.
  • Organizer: 日本発生生物学会
  • Place of Presentation: 島根県松江市くにびきメッセ
  • Year and Date: 2013-05-28 – 2013-05-31
  • Invited
• [Book] Mutagenesis in Newts: Protocol for Iberian Ribbed Newts. In TALENs: Methods and Protocols. (2015)
  • Author(s): Hayashi, T., and Takeuchi, T.
  • Total Pages: 8
  • Publisher: Springer New York.
• [Book] Gene Manipulation for Regenerative Studies Using the Iberian Ribbed Newt, Pleurodeles waltl. (2015)
  • Author(s): Hayashi, T., and Takeuchi, T.
  • Total Pages: 9
  • Publisher: Springer New York.
• [Book] 今すぐ始めるゲノム編集（両生類におけるTALENを用いたゲノム編集） (2014)
  • Author(s): 林 利憲、坂根 祐人、竹内 隆、鈴木 賢一
  • Total Pages: 9
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 細胞工学（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
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 秀潤社
• [Book] 実験医学（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？） (2014)
  • Author(s): 竹内隆、林 利憲
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 羊土社