2022 Fiscal Year Final Research Report

Development of a novel tissue preservation method via mammalian hypometabolism

Research Project

PDF

Project/Area Number	19H01066
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
Research Institution	Ritsumeikan University (2022) Institute of Physical and Chemical Research (2019-2021)
Principal Investigator	Takahashi Masayo 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (80252443)
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, チームリーダー (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, 客員研究員 (80263086) Tu HungYa 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, 研究員 (10780835)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	休眠 / 冬眠 / 組織保存 / 再生医療 / 低代謝耐性
Outline of Final Research Achievements	(1) We have developed a method called Q neurons-induced hypometabolism (QIH), which induces a state of low metabolism for several days by exciting QRFP-positive neurons in the mouse hypothalamus. This has allowed us to induce a hibernation-like state in mice at any given moment, making a significant contribution to the hibernation research field. (2) We utilized embryonic stem (ES) cells derived from different mouse strains exhibiting distinct fasting-induced torpor phenotypes to observe metabolism under low-temperature cultures. We discovered that the glycolytic pathway was less suppressed in STM2-derived ES cells during low-temperature culture compared to other strains. (3) We utilized the concept of "warm hibernation" to conduct a gene expression analysis of organs from hibernation-like mice. This enabled us to generate a list of hypometabolism-resilient genes that correlate with low metabolism independent of body temperature.
Free Research Field	再生医療
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では冬眠に代表される哺乳類の低代謝機構を応用した革新的組織保存法の開発を行った。自然界の休眠現象は研究開発に用いづらいため、本研究では人工的に冬眠様状態を誘導できる動物モデルを開発した。また、ゲノム背景が完全に異なる近交系マウスの休眠表現型から、細胞レベルの低温耐性が異なることを突き止めた。本研究で明らかになった冬眠モデルマウスやマウスES細胞の低代謝耐性は今後の組織保存法の開発の土台になるだけではなく、将来の人工冬眠技術の開発に向けて大きな前進であり、社会的意義は大きい。