2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a novel tissue preservation method via mammalian hypometabolism
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19H01066
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高橋 政代 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, 客員主管研究員 (80252443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
万代 道子 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, 副プロジェクトリーダー (80263086)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 休眠 / 冬眠 / 日内休眠 / 組織保存法 / 網膜シート / 低温耐性 / 低代謝耐性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、マウスが有する能動的低代謝の制御機構を明らかにし、試験管内で低代謝を再構成することで同原理を証明し、最終的にヒト網膜組織を用いて能動的低代謝による組織保存法の実現性を探る。マウスの組織に備わっている休眠能（低代謝耐性ならびに低温耐性）を明らかにすることが直近の目標と言える。そのために、2つの大きな戦略をとっている。１つはマウス由来の細胞系にて、マウスの休眠表現型を再構成すること。１つは休眠マウスの組織を解析することで、休眠の末梢組織における基本原理を明らかにすることである。3年目の2021年度は休眠表現型の異なる複数のマウス系統のES細胞を用いて、温度が異なる環境でシーホースフラックスアナライザーによる解析を行い、低温に強い系統がどのような代謝パターンを呈するか観察した。また、昨年度取得した各系統のES細胞からの遺伝子発現データの解析を行い、酸化的リン酸化経路の特定の遺伝子群の発現が、低温に強い系統のES細胞で抑制されていることなどがわかった。また、2年目に行った休眠マウスの臓器別遺伝子発現のデータ解析をすすめ、休眠に特異的だが体温とは関係が小さい遺伝子群を見出した。さらに、シングル核遺伝子発現解析のための成体脳からの1核単離にも成功した。本年度は分担者である万代がもつヒトiPS細胞由来網膜シート作製技術を砂川の研究室にトランスファーすることができなかったが、来年度には同技術移転を積極的にすすめたい。
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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
021年度は休眠表現型のことなる複数のマウス系統（STM2、B6J、MYS/Mz）のES細胞を用いて、温度が異なる環境でシーホースフラックスアナライザーによる解析を行い、低温に強い系統に特徴的な代謝パターンを見出した。また、昨年度取得した各系統からの遺伝子発現データの解析を行い、酸化的リン酸化経路路の特定の遺伝子群が、低温に強い系統のES細胞で抑制されていることなどがわかった。2年目に取得した休眠マウスの臓器別遺伝子発現のデータ解析をすすめ、休眠に特異的だが体温とは関係が小さい遺伝子群を見出した。さらに、シングル核遺伝子発現解析のための成体脳からの1核単離にも成功し、休眠を誘導するために神経上のどのような受容体をターゲットにするべきかという基礎情報を得るために、マウスの視床下部の1細胞遺伝子発現解析を行った。実験環境の変化により、多能性幹細胞から網膜組織を誘導する系が本年度は運用されていないが、来年度は再開したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題では、マウスか有する能動的低代謝の制御機構を明らかにし、試験管内で低代謝を再構成することで同原理を証明し、最終的にヒト網膜組織を用いて能動的低代謝による組織保存法の実現性を探る。本年度は、分担者である砂川がES細胞の低温実験や、休眠動物の組織の遺伝子発現解析の結果を用いて、これらの遺伝子と実際の休眠に因果性が有ることを動物実験を用いて示す。また、培養細胞の低代謝誘導を検証するために、ES細胞などから作成した網膜組織の代謝評価系を用いて、休眠動物の血清などにより低代謝を誘導できることを確認する。さらに、分担者である万代がもつヒトiPS細胞由来網膜シート作製技術を砂川の研究室にトランスファーし、同様の実験をマウスのES細胞ゆらいの網膜シートで実現する。なお、本年度の研究費のうち約400万円は、研究分担者である砂川のすべての実験補助を行うテクニカルスタッフの人件費として計上している。
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