2019 Fiscal Year Research-status Report
細胞膜の損傷修復により誘起される細胞老化のWhole body解析
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19K21598
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
森山 陽介 沖縄科学技術大学院大学, サイエンステクノロジーグループ, 研究員 (00452532)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 恵子 沖縄科学技術大学院大学, 膜生物学ユニット, 准教授 (30632723)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞膜損傷 / 組織透明化 / PDL / 膜修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請の研究目的は、細胞膜が損傷し修復されること自体が、膜修復後の細胞周期に影響を与えることを証明した上で、その機序を培養細胞を用いて明らかにすることである。また、この膜損傷と修復に伴う細胞周期の変化の影響は全身に影響が及ぶことから、膜損傷による膜構造の変化と遺伝子の発現変動を指標にマウスの全臓器/器官から特にキーとなる臓器や組織を探索することである。以上を踏まえ全身での膜損傷に由来する細胞周期の変化や意図せぬ停止ををコントロールする手法を探索することを本申請の最終的な目標としている。
当該年度の研究実績としては、本研究でみられる細胞周期の変化の初期応答は細胞膜損傷にひきつづく膜修復機構および、それに伴う細胞外から細部内への物質の流入による細胞内環境の変化によるものと考えられ、細胞膜が修復され、膜損傷がこれ以上加わらない後期応答の経路と切り分けることを目標に、培養細胞を用いて細胞膜損傷、修復に引き続く細胞周期の停止が明瞭に誘導できる実験系の探索を行った。線維芽細胞を用いた場合、PDL ( Population doubling level )が細胞周期の停止の系の成否を決定しており、適切な細胞を用いることで初期応答と後期応答を切り分けられることを明らかにした。これらの系をもちいて、 一過的な膜損傷に伴う長期的な遺伝子発現変動の解析を進めている。
この膜損傷と細胞周期の停止に関わる遺伝子群については、マウス個体での全身的な発現部位の同定を予定している。そのため、複数の組織透明化の手法をマウス個体/組織に適用し、組織透明化と抗体や組織化学染色法を用いた最適なものを決定した。
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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
当該年度に予定していたのは培養細胞を用いて細胞膜損傷に伴う細細胞周期の停止に関与する遺伝子群候補のリストアップであり、線維芽細胞を用いた粘り強い条件検討により、ほぼ最適な実験系が確立された。これをもとに次世代シーケンサーなどを用いた発現変動解析については準備を進めており、概ね順調といえる。また、線維芽細胞を用いては、DNA損傷による細胞周期の停止と本研究との差異を明らかにすることも進めており、違いを見出している。
膜損傷に由来する細胞周期の停止については、特異的なマーカー遺伝子の発現をマウス個体での全身において検討することとしており、組織透明化の手法を導入することとした。組織透明化には時間がかかることがみこまれたことから、上記の実験と並行して条件見当をすすめ最適な透明化の系を選択できたため、想定以上に早く研究をすすめることができている。
新型コロナ禍があり、また萌芽研究の配分が7月からであることを踏まえ、思うように進められれない事項もあったが、総じて予定していた研究は順調に進められていると言える。学会活動等の旅費に関しては、新型コロナの蔓延に伴い、使用を控えることとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の予定としては、昨年度に行った細胞膜損傷に由来する細胞周期の停止が再現性よく同調的に観察される系を用い、経時的なサンプリングと次世代シーケンサーによる解析から本現象に特異的なマーカー遺伝子の探索を進めていく。
さらに、この細胞周期の停止にともなう細胞膜構造、細胞内膜系の構造及び、細胞外環境からの流入物質およびシグナル物質について、適切な観察系の開発も含めて顕微鏡下で変化をとらえる。2020年度は主に線維芽細胞を用いるが、観察系の確立後はマウスの個体/器官レベルで行い、組織透明化と組織化学染色の組み合わせも用いてマウス全身における細胞膜損傷のホットスポットの探索を行う。特に、2021年度にかけては非分裂組織であり分泌や筋収縮が膜損傷の原因と考えられる神経・心筋・骨格筋と、分裂組織であり細胞分裂による細胞膜の切断が複数生じる消化管上皮・造血系・毛母細胞に分け解析をするほか、経年により受精能が低下する卵細胞と、分裂を盛んに行うが機能低下を伴わない幹細胞/多能性幹細胞などに着目する。
細胞膜損傷のホットスポットの同定については、膜損傷の予防あるいは膜損傷とその修復に伴う細胞内環境の変化を解消するための遺伝子操作の試みを線維芽細胞とマウス個体の当該組織において行う他、膜損傷に伴う細胞周期の停止に関与するシグナル伝達系の特異的な因子について迅速な遺伝子改変技術を用い、細胞周期の停止を防ぐことで細胞/組織/個体の機能低下を抑止できることを実証していく。
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| Causes of Carryover |
少額のため繰り越すこととし、当初の使用計画に併せて適切に使用する。
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Research Products
(1 results)
