2022 Fiscal Year Research-status Report
低代謝療法の基盤となる脳から末梢組織への休眠シグナルの解明
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21K09045
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大鶴 繁 京都大学, 医学研究科, 教授 (60437225)
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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, チームリーダー (70710250)
高谷 悠大 京都大学, 医学研究科, 助教 (60828903)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 冬眠 / 休眠 / 心筋 / 低代謝 / 救急医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、天然由来の省エネシステムである休眠から低代謝耐性の原理を学び人間に応用することである。そこで、3年をかけて低代謝療法の基盤となる脳から末梢組織への休眠シグナルの解明に挑戦する。そのために、最も代謝が高い臓器のひとつである心臓に注目し、休眠中の心臓に影響を及ぼす因子を同定することを目指す。心機能や心臓の代謝に影響を及ぼす因子を検証していく上で、心機能をインビトロで評価できることは大きなアドバンテージとなる。そこで、本研究の計画は次の４つのステップから構成した：①インビトロ代謝評価系の開発、②休眠動物から体液の採取、③心筋トランスクリプトームから休眠遺伝子群の検索、④候補分子のインビトロ評価系における検証。
①に関しては、マウスのES細胞から心筋分化できる系は整備されているものの、ES細胞由来の心筋と生体の心筋の性質上の違いを鑑みると、生体のマウスの心筋からの初代培養を行うことができることが望ましい。昨年度までに、確立していた成体マウスから心筋細胞を単離する方法を用いて、単離心筋を作成し、さらに複数日わたって培養できる、心筋初代培養系の樹立に注力した。現時点で、３－４日間の拍動心筋を得られるケースもあるが、培養が安定しないため、現在トラブルシューティング中である。さらに、拍動する心筋を培養したまま動画撮影できる顕微鏡システムは既に導入してあり、実際に拍動を捉えられるかは心筋培養が安定したら検証する予定である。②に関しては、飢餓性休眠のマウスや冬眠様状態のマウスから採血を行い、血漿ストックライブラリの作成をすすめている。③に関しては、絶食性休眠とQ神経誘導性休眠のマウスから単離した１心筋細胞遺伝子発現解析を行い、休眠中に発現が上昇する遺伝子群を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍のため、病院内でクラスターが発生したり、研究者が濃厚接触者となるなど、一定の期間自宅待機等を余儀なくされ、理研での進捗状況に比し、京大側ではやむを得ず当初の研究計画よりも進捗状況が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
①インビトロ代謝評価系の開発(高谷・京大、砂川・理研が担当；令和3～4年度)：冬眠マウスモデルから採取した検体に含まれる休眠誘導分子を感度よく検出するために、インビトロで機能・代謝を検出できる心筋培養系を確立する。当初はマウスES細胞から心筋に分化した細胞をアッセイに使用する計画だったが、より成体に近い細胞を使うことを目的に成体マウスの心筋初代培養を用いる。心機能は動画撮影を用いた拍動数検出、あるいは培地分析(グルコース消費量・乳酸排出量)やフラックスアナライザーによる酸素消費量で評価する。
②休眠動物から体液の採取(砂川；令和3～4年度)：飢餓誘導性休眠(FIT; Fasting-induced torpor)ならびにQ神経誘導性休眠(QIH; Q neuronsinduced hypometabolism)のマウスから血液や髄液をサンプルし、休眠誘導物質を含むライブラリを作成する。
③候補分子のインビトロ評価系における検証(高谷・砂川；令和4～5年度)：①で確立したインビトロ代謝評価系を用いて、②で得られた体液サンプル(髄液・血漿など)や、絶食性休眠とQ神経誘導性休眠のマウスから単離した１心筋細胞遺伝子発現解析から候補となった分子機構を摂動する薬物を用いて、心筋細胞がどのような影響を受けるか検証する。最終的に、心筋細胞の代謝を細胞障害を生じずに、可逆的に低下させられる分子や、関連する機構を見出すことを目指す。
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| Causes of Carryover |
昨年度は京都大学で用いる心筋培養のためのインキュベーターが老朽化しており、同機器の更新と心筋初代培養を行うためのランゲンドルフ灌流機器一式を計上していたが、コロナ禍の影響で実験の進捗状況が思わしくなく、購入を見送った。今年度に購入を行う予定である。
消耗品としては、京都大学の方で毎年の動物関連の消耗品費用、また生化学や培養実験費用を計上している。さらに理研の方では分担者が生化学実験を行うための諸費用を計上している。
日進月歩の領域であり、アフターコロナを見据えて、国内・外国の学会・研究会での情報収集を要するため、国内・外国旅費を計上した。
また論文を出版するため、英文校正ならびに出版料を計上している。
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