2020 Fiscal Year Annual Research Report
The molecular mechanisms of active hypometabolism
| Project Area | Mammalian hibernation biology ~ survival strategies via hypometabolism and hypothermia |
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| Project/Area Number |
20H05767
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
砂川 玄志郎 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (70710250)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清成 寛 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40721048)
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| Project Period (FY) |
2020-10-02 – 2023-03-31
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| Keywords | 休眠 / 冬眠 / 日内休眠 / 低温耐性 / 低代謝耐性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類には冬眠（数ヶ月）や日内休眠（数時間）などの休眠状態（能動的低代謝）となる種が存在する。休眠中は少ない酸素消費量でも生存可能な省エネ状態だが、その原理はほとんど分かっていない。本研究では冬眠様状態を誘導できるマウスを駆使し、省エネ機構の重要因子をあぶり出し、マウスやハムスターの遺伝子改変動物でin vivo/in vitroの代謝解析を通して省エネ機構の分子ネットワークを明らかにする。2020年度はＱＩＨやＦＩＴを用いてマウスで自在に休眠状態を誘導できる強みを活かし、休眠状態にある動物の臓器をサンプリングし、オミックス解析を行い休眠省エネ制御分子を検索した。具体的には休眠中（低体温）と正常時の心臓、肝臓、腎臓、脳のトランスクリプトームを取得した。この、結果から休眠に重要な遺伝子を推定する解析を進めている。in vitro休眠表現型解析に関しては、マウス由来の細胞の代謝祖測定するための環境整備（シーホースアナライザーや倒立顕微鏡の整備など）をすすめた。また、マウスの冬眠様低代謝モデルで見出した省エネ制御分子の機能を冬眠するシリアンハムスターで検証するあために、遺伝子改変ハムスターを作成するための環境整備を行った。具体的には、ハムスターの繁殖を行うための条件検討や、生殖工学をすすめるための受精卵を培養する培地などの条件検討を行った。ハムスターの冬眠を誘導するための低温部屋の設計も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
休眠動物の組織のオミックス解析を行い休眠省エネ制御分子を検索すること(目標1)は、順調に進んでいる。予定していた肝臓、腎臓、脳の遺伝子発現解析に加え、褐色脂肪細胞や心臓のサンプリングも終えている。また、in vitro代謝解析・機能解析を用いて、休眠省エネ制御分子を同定(目標2)するために、in vitro休眠の評価系dが必要となるが、そのために有効であるフラックスアナライザーで37度よりも低温における培養細胞の安定的なデータ取得が可能となった。また、拍動心筋を評価するための倒立顕微鏡の導入も終了し、今後、実際の心筋を観察する基盤は完成した。さらに、冬眠するシリアンハムスターで検証し冬眠における省エネ制御分子の検証(目標3)のための、ハムスター実験環境の整備も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
目標1に関しては、休眠（高温）、麻酔中、の臓器サンプリングを行う予定である。さらに、遺伝子発現解析の結果だけから、組織横断的に重要な遺伝子を推定し、KOマウスの作成に着手したい。目標2に関しては、休眠動物の組織の代謝を計測し、実際にin vitroで休眠減少を評価できるか検証したい。目標3に関しては、遺伝子改変ハムスターの作成に着手したい。具体的にはKOのみならず、特定遺伝子のKIハムを作るための基盤研究を推進したい。
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Research Products
(4 results)
