Integral Understanding of Life-regulation Mechanism from "SPACE"

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
• Project/Area Number: 15K21745
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 古川 聡 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 上席研究開発員 (20726260)
• Project Period (FY): 2015-11-06 – 2021-03-31
• Keywords: 宇宙 / 無重力 / ストレス / 放射線 / 微生物

Outline of Annual Research Achievements

新型コロナ感染症の影響で、2020年度は残念ながら、研究者の海外派遣や海外研究者招聘を実施できなかった。2020年度は本基金による国際共同研究で新たに9報の論文が掲載された。また、同時に若手交流促進や人材育成に貢献した。
[A01]宇宙からひも解かれる生命分子基盤の理解を達成目標に、重力はじめ力学的ストレスに対する細胞、神経―筋の細胞間、筋や腱組織のメカノセンシング機構からの適応応答、発達制御、長期無重力や加齢による萎縮・破綻に至る仕組みに関し、バイオイメージングやトランスクリプトーム、プロテオーム等先端手法を用いて解析を進めた。
[A02]生命体が個体として有する高次恒常性・適応機構と生命医学への展開として、重力と閉鎖環境に対する循環系、前庭系、精神・自律神経系、睡眠・覚醒、統合的理解を、ヒトを主な研究対象とし、生理・生化学的データ、遺伝子発現、エピゲノム解析、さらにはメンタルストレスに対する新たな客観的評価分析法開発など、基礎医学的解析を中心に実施した。
[A03]宇宙環境によるリスク因子研究とその克服として、宇宙放射線の中で特に単位面積当たりとして少ないが、高いエネルギーを付与する重粒子放射線、重力変化と宇宙放射線の複合作用、太陽紫外線を含む様々な宇宙放射線、無重力に伴うバイオフィルム形成や遺伝子伝播を含めた微生物間相互作用への影響について評価・分析し、リスク対策方法の開発を展開した。また、領域課題の横断・補完的研究[B01]で、放射線被ばくによる細胞ダメージや細胞周期の可視化等を行った。
1)重力影響による「骨・筋・前庭・循環系・免疫機能の恒常性維持と破綻」、2)閉鎖環境による「睡眠・心身の恒常性維持と破綻」、3)微生物や宇宙放射線など外部環境リスクによる「生体の恒常性維持と破綻」の3プロジェクトに体系化し、地球上の生命体が有する恒常性維持と破綻に関する統一的理解に努めた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] バージニア大学/コロラド州立大学/Prairie View A&M University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: バージニア大学/コロラド州立大学/Prairie View A&M University
  • # of Other Institutions: 4
• [Int'l Joint Research] ドイツ航空宇宙センター(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ドイツ航空宇宙センター
• [Int'l Joint Research] パスツール研究所(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: パスツール研究所
• [Int'l Joint Research] バルセロナ大学/Pompeu Fabra University(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: バルセロナ大学/Pompeu Fabra University
• [Int'l Joint Research] ベルゲン大学(ノルウェー)
  • Country Name: NORWAY
  • Counterpart Institution: ベルゲン大学
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 1
• [Journal Article] Identification of fungi isolated from astronaut nasal and pharyngeal smears and saliva (2021)
  • Author(s): Kazuo Satoh , Takashi Yamazaki , Satoshi Furukawa , Chiaki Mukai , Koichi Makimura
  • Journal Title: Microbiol Immunol Volume: 65(2) Pages: 89-94
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12872
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] How does spaceflight affect the acquired immune system? (2020)
  • Author(s): Akiyama T, Horie K, Hinoi E, Hiraiwa M, Kato A, Maekawa Y, Takahashi A, Furukawa S.
  • Journal Title: NPJ Microgravity Volume: 6 Pages: 14
  • DOI: 10.1038/s41526-020-0104-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transient and lineage-restricted requirement of Ebf3 for sternum ossification. (2020)
  • Author(s): Kuriki M, Sato F, Arai H, Sogabe M, Kaneko M, Kiyonari H, Kawakami K, Yoshimoto Y, Shukunami C, and Sehara-Fujisawa A
  • Journal Title: Development Volume: 147 Pages: dev186239
  • DOI: 10.1242/dev.186239
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Combined-environment simulator for low-dose-rate radiation and partial gravity of Moon and Mars (2020)
  • Author(s): Akihisa Takahashi, Sakuya Yamanouchi et al.
  • Journal Title: life Volume: 10(11) Pages: E274
  • DOI: 10.3390/life10110274
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Simultaneous Exposure of Cultured Human Lymphoblastic Cells to Simulated Microgravity and Radiation Increases Chromosome Aberrations (2020)
  • Author(s): Sakuya Yamanouchi, Jordan Rhone, Jian-Hua Mao, Keigi Fujiwara, Premkumar B. Saganti, Akihisa Takahashi, and Megumi Hada
  • Journal Title: life Volume: 10(9) Pages: E187
  • DOI: 10.3390/life10090187
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The skin mycobiome of an astronaut during a 1-year stay on the International Space Station (2020)
  • Author(s): *Takashi Sugita , Takashi Yamazaki , Otomi Cho , Satoshi Furukawa and Chiaki Mukai
  • Journal Title: Medical Mycology Volume: N/A Pages: myaa067
  • DOI: 10.1093/mmy/myaa067
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iron Ladies - How Desiccated Asexual Rotifer Adineta vaga Deal With X-Rays and Heavy Ions? (2020)
  • Author(s): Hespeels B, Penninckx S, Cornet V, Bruneau L, Bopp C, Baumle V, Redivo B, Heuskin AC, Moeller R, Fujimori A, Stephane Lucas, Doninck KV.
  • Journal Title: frontiers in Microbiology Volume: 11 Pages: 1-14
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.01792
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Responses of the Black Fungus Cryomyces Antarcticus to High Doses of Accelerated Helium Ions Radiation within Martian Regolith Simulants and Their Relevance for Mars (2020)
  • Author(s): Pacelli C, Cassaro A, Aureli L, Moeller R, Fujimori A, Onofri S.
  • Journal Title: life Volume: 10 Pages: 1-14
  • DOI: 10.3390/life10080130
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Space Radiation Biology for "Living in Space" (2020)
  • Author(s): Furukawa S, Nagamatsu A, Nenoi M, Fujimori A, Kakinuma S, Katsube T, Wang B, Tsuruoka C, Shirai T, Nakamura AJ, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Harada H, Kobayashi M, Kobayashi J, Kunieda T, Funayama T, Suzuki M,?Miyamoto T, Hidema J, Yoshida Y, Takahashi A.
  • Journal Title: Biomed Res Int. Volume: 2020 Pages: 4703286
  • DOI: 10.1155/2020/4703286.eCollection 2020.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Remarks] 宇宙に生きる 宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解
  • URL: https://living-in-space.jaxa.jp/