2018 Fiscal Year Annual Research Report
疾患および老化研究に必要不可欠なストレス可視化マウスの開発
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18H02366
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| Research Institution | Kanazawa Medical University |
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Principal Investigator |
岩脇 隆夫 金沢医科大学, 総合医学研究所, 教授 (50342754)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞ストレス / 生体イメージング / 疾患モデル / 老化モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生きている状態そのままで生命現象を捉えることは生命科学研究において大切なことであり、そのための生体イメージング技術は近年になり急速に進んでいる。その技術を上手く活用することで、ある種の疾患については原因究明や治療法開発に役立ちつつある。この技術を支えるものに光レポーターを導入したモデルマウスがあるが、より広い分野で深く貢献するには現在でも種類が不足している。そこで本研究では特に私たちの健康問題と密接に結びつく３種類のストレスを可視化する新たな生体イメージング用モデルマウスの開発を目指している。これらのマウスはいずれも医学・薬学研究の場で高いニーズが期待され、大きく貢献するはずである。初年度にあたる本年度は特に「統合ストレス」を対象にモデルマウス開発を進めてきた。詳細は後述するが、年度の前半に培養細胞レベルでストレス特異的な挙動変化を生じる分子の調査と選定を行い、続いて選定した分子のストレス特異的挙動変化を利用した光レポーター遺伝子の考案と機能確認を行った。年度の後半では予定通り熊本大学と共同で機能確認できた光レポーター遺伝子をもつトランスジェニックマウスの作出にあたり、現在は作出したトランスジェニックマウスの性能評価を行いながら系統確立に向けた実験を進めている。まだ全てのトランスジェニックマウス系統の評価は済んでいないが、少なくとも複数の系統が目的の性能に達しており、今後は高性能なマウス系統を選び出す段階に進む。
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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
私たちのカラダを構成する細胞はストレスに曝されると、自身を守るために様々な応答反応を示す。その１つに統合ストレス応答と呼ばれるものが知られている。この応答はストレスによりeIF2αがリン酸化を受けることから始まる。そのeIF2αはタンパク質の翻訳を調整する分子であるが、それがリン酸化されるとATF4タンパク質の翻訳は活性化されるようになる。活性化されたATF4は転写因子として機能して、ストレス時における特定遺伝子の転写誘導を担っている。これらeIF2αおよびATF4による機能は、生体の恒常性維持に必要なため、幾つかの疾患にも関連することが報告されている。これらの報告を受けて、私たちは統合ストレス応答を生体マウスレベルで可視化できるマウスモデル（UMAIマウス）を開発した。このマウスはeIF2αのリン酸化に由来するATF4の活性化をルシフェラーゼの発現に変換できる仕組みを備えており、私たちは統合ストレス応答を発光シグナルで捉えることができるようになった。ただルシフェラーゼ発光では高価な発光基質を必要とする点が欠点の１つであるため、蛍光タンパク質の発現に変換できる仕組みを備えた改良型UMAIマウスの開発が求められた。本研究では２種類の赤色蛍光タンパク質（AzaleaB5とtdTomato）を利用して新たな遺伝子コンストラクトを構築した。これら２種類の遺伝子コンストラクトを導入されたトランスジェニックマウスが昨年12月までに全体で25匹誕生している。現在は導入した遺伝子の発現レベルや蛍光シグナルのストレス応答性などの面から誕生したトランスジェニックマウス系統の性能評価を行っており、すでに期待しているレベルのマウスが存在することを確認している。
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| Strategy for Future Research Activity |
懸命にトランスジェニックマウス系統の性能評価にあたったが、年度内に終了することができなかった。ただ、これはネガティブな理由よるのではなく、得られたマウス系統が予想より多かったせいである。良いモデルマウスを得るためには多くの中から選ぶ方が良いので、時間がかかっても全ての系統を評価して系統確立まで持って行きたい。これとは別に計画では次年度にミトコンドリアストレス可視化マウス開発を行うことになっているので、それを進めたい。その進め方としては本年度と同じく年度の前半に培養細胞レベルでストレス特異的な挙動変化を生じる分子の調査と選定を行い、続いて選定した分子のストレス特異的挙動変化を利用した光レポーター遺伝子の考案と機能確認を行う。年度の後半では熊本大学と共同で機能確認できた光レポーター遺伝子をもつトランスジェニックマウスの作出にあたり、作出されるであろうトランスジェニックマウスの性能評価を行いながら系統確立に向けた実験を進める。現時点で候補に挙がっている分子標的としてはATFS-1であり、この厳密に制御されたATFS-1のミトコンドリア移行や分解反応を生体イメージング技術に利用することを目指している。
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[Journal Article] Stabilization of cytokine mRNAs in iNKT cells requires the serine-threonine?kinase IRE1alpha2018
Author(s)
Govindarajan S, Gaublomme D, Van der Cruyssen R, Verheugen E, Van Gassen S, Saeys Y, Tavernier S, Iwawaki T, Bloch Y, Savvides SN, Lambrecht BN, Janssens S, Elewaut D, Drennan MB
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 9
Pages: 5340
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] IRE1α governs cytoskeleton remodelling and cell migration through a direct interaction with filamin A2018
Author(s)
Urra H, Henriquez DR, Canovas J, Villarroel-Campos D, Carreras-Sureda A, Pulgar E, Molina E, Hazari YM, Limia CM, Alvarez-Rojas S, Figueroa R, Vidal RL, Rodriguez DA, Rivera CA, Court FA, Couve A, Qi L, Chevet E, Akai R, Iwawaki T, Concha ML, Glavic A, Gonzalez-Billault C, Hetz C
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Journal Title
Nature Cell Biology
Volume: 20
Pages: 942～953
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Botulinum toxin B suppresses the pressure ulcer formation in cutaneous ischemia-reperfusion injury mouse model: Possible regulation of oxidative and endoplasmic reticulum stress2018
Author(s)
Sekiguchi A, Motegi SI, Uchiyama A, Uehara A, Fujiwara C, Yamazaki S, Perera B, Nakamura H, Ogino S, Yokoyama Y, Akai R, Iwawaki T, Ishikawa O
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Journal Title
Journal of Dermatological Science
Volume: 90
Pages: 144～153
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Activation of Host IRE1α-Dependent Signaling Axis Contributes the Intracellular Parasitism of Brucella melitensis2018
Author(s)
Pandey A, Lin F, Cabello AL, da Costa LF, Feng X, Feng HQ, Zhang MZ, Iwawaki T, Rice-Ficht A, Ficht TA, de Figueiredo P, Qin QM
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Journal Title
Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
Volume: 8
Pages: 103
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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