2015 Fiscal Year Research-status Report
末梢体内時計の人為的操作と慨日リズム機構の回復の試み
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15K08221
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
筋野 貢 近畿大学, 医学部, 研究員 (30460843)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 概日リズム / 視交叉上核 / 時刻制限給餌 / 時計遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、末梢組織の体内時計を人為的に操作することで、時計遺伝子の変異や疾病などで損なわれた日内リズム機能を回復することである。本年度は主に、日内リズムの減弱と活動相の後退を特徴とするICR系統のClock変異マウスを用いて研究を行った。このマウスの摂食行動を活動期に限定すると、末梢組織の遺伝子発現日内リズムを増強することができた。また、暗期前半に時刻特異的な輪回し運動を行わせると、活動相の前進が見られた。これらの結果は、動物自身の体内時計の異常を外部からの刺激によって補いうることを示している。
一方、中枢時計である視交叉上核を調査したところ、これまでClock変異マウスの培養視交叉上核では安定した日内リズムが確認されていなかったが、長期にわたって明確で安定したリズムが観察された。このリズムは細胞間情報伝達を阻害すると著しく減弱したことから、弱いリズムを持つ細胞同士が互いを励起することで、視交叉上核全体で強いリズムを維持していることが明らかとなった。また、野生型マウスの視交叉上核のリズムは一様ではなく、領域によって位相にずれがあるが、Clock変異マウスではそのずれが減少していた。視交叉上核内の領域による位相差は体内時計の安定化に必要だと考えられている。Clock変異マウスは環境因子によって容易に体内時計の位相が動くことが知られており、その原因として体内時計の減弱が挙げられているが、位相差の喪失も影響している可能性が示唆された。
これらの知見は、体内時計の特徴の一部を明らかにしたものであり、人為的操作を試みるにあたって必須の基礎的情報である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、末梢体内時計の人為的操作に関する研究として、計画書に記載した通り、ICR系統Clock変異マウスに対して時刻特異的制限給餌と時刻特異的運動負荷を用いた日内リズムの強化を順調に行った。一方で、この変異マウスの中枢時計である視交叉上核に興味深い特徴を発見し、その知見が体内時計機構の基本的性質にかかわるものと考えられたため、中枢時計に対する研究も並行して行った。その結果、有用な情報が多く得られたが、本研究計画の主題である末梢時計の操作に関しては、当初の計画では本年度中により詳細な分子生物学的調査を行う予定であったため、やや遅れている状態である。
しかし、研究に必要な機材の作成と動物の準備に関しては順調に遂行できたため、次年度中にキャッチアップできるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度において、Clock変異マウスの末梢体内時計を回復させうる環境因子を複数発見することができたが、ストレスや気温（体温）変化などの負荷による影響も調査する。また、今後の研究では日内リズム回復の際の分子生物学的基盤を詳細に解明する。具体的には、末梢組織における遺伝子発現の変化と、体内時計の回復に関係する経路の調査、およびその性質の解明である。加えて、Clock変異マウス以外の日内リズムに異常を示すマウス（VIP受容体欠損マウス、PK2受容体欠損マウス）を用いて日内リズムの回復を試みる。
当初の計画からは外れるが、本年度に培養中枢時計を用いて得られた結果は末梢体内時計の理解にも有用なものであったため、培養中枢時計による体内時計の基本的性質の調査も並行して行う。
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| Causes of Carryover |
当初の研究計画では、培養組織の体内時計のリアルタイム計測を行うために、8サンプル同時計測可能な光電子増倍管を用いた機器を購入する計画であった。しかし、研究遂行中に、組織内の領域特異的な差を検出する必要ができたため、同時測定サンプル数は劣るが組織全体の特徴を捉えることのできるCCDカメラを用いたシステムに切り替えた。このCCDカメラは所属研究室の物を転用し、本研究計画に合った仕様にするための付属機器を購入したが、光電子増倍管を新規に購入するよりも安価であったため、余剰金が生じた。
また、培養中枢時計の調査を並行して行ったので、末梢時計に関する分子生物学的実験が次年度にずれ込んだため、それらの実験にかかる費用が次年度に移行した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度にずれ込んだ末梢時計に関する分子生物学的実験を行う費用として使用する。また、培養組織片を作成するためのマイクロスライサーが老朽化しており、メンテナンスが必要であることが判明したため、その費用として使用する。
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