2023 Fiscal Year Annual Research Report
From Hibernation to Healthcare: Utilizing Cold Tolerance Mechanisms for Medical Applications
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23H02137
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山口 裕嗣 名古屋大学, 環境医学研究所, 特任助教 (10542970)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
椎名 貴彦 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90362178)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 低温耐性 / 冬眠 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冬眠動物は、冬眠に入って体温を下げることでエネルギー消費を節約し、過酷な冬を生き延びる。ヒトやマウスなどの冬眠しない動物を強制的に10℃以下の低体温にすると多臓器の細胞の機能不全により死に至るが、冬眠中の動物は低体温によって細胞や臓器に致命的な損傷を受けることなく、春には体温を元に戻して活動を再開する。この冬眠動物による「安全な低体温」を医療に応用すれば、救急医療や移植臓器の保存法などに革命的な進展を促す可能性があるが、その分子メカニズムはほとんど分かっていない。申請者はこれまでの予備実験により、非冬眠動物であるマウスの細胞に低温耐性を付与できる遺伝子CRG1(Cold Resistance Gene-1)を発見した。本研究では、CRG遺伝子ファミリーの機能解析、低温耐性細胞のタイムラプスイメージング、またCRG1過剰発現マウスやCRG1ノックアウト冬眠動物の表現型解析を通じて、冬眠動物がもつ低温耐性の分子メカニズムの詳細を明らかし、さらにそのメカニズムのヒト血小板の低温保存への応用を目指す。今年度は、CRG遺伝子ファミリーの機能解析を行い、各ファミリーメンバー分子の低温耐性への寄与を検討した。また、CRG1過剰発現マウスの確立を試みた。
一方、血小板は劣化しやすく、長期間機能を保持した状態で保存するのは容易ではない。血小板製剤の保存方法については、現在多くの国において室温(20-24℃)での振盪保存が採用されている。血小板製剤が、細菌繁殖のリスクの低い低温保存(4℃)ではなく、室温で保存されている理由は、血小板は低温で保存されると膜脂質が変質し、活性化が進んで非可逆的形態変化を起こすことで、輸血された後の生体内での寿命が短くなるとともに止血効果が低下するためである。そこで、本研究ではCRG1が合成する脂質を保存液中に加えることで、ヒト血小板の機能を長期間保持したまま低温保存することができるようになるか検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
冬眠動物は、冬眠に入って体温を下げることでエネルギー消費を節約し、過酷な冬を生き延びる。ヒトやマウスなどの冬眠しない動物を強制的に10℃以下の低体温にすると多臓器の細胞の機能不全により死に至るが、冬眠中の動物は低体温によって細胞や臓器に致命的な損傷を受けることなく、春には体温を元に戻して活動を再開する。この冬眠動物による「安全な低体温」を医療に応用すれば、救急医療や移植臓器の保存法などに革命的な進展を促す可能性があるが、その分子メカニズムはほとんど分かっていない。申請者はこれまでの予備実験により、非冬眠動物であるマウスの細胞に低温耐性を付与できる遺伝子CRG1(Cold Resistance Gene-1)を発見した。本研究では、CRG遺伝子ファミリーの機能解析、低温耐性細胞のタイムラプスイメージング、またCRG1過剰発現マウスやCRG1ノックアウト冬眠動物の表現型解析を通じて、冬眠動物がもつ低温耐性の分子メカニズムの詳細を明らかし、さらにそのメカニズムのヒト血小板の低温保存への応用を目指す。今年度は、CRG遺伝子ファミリーの機能解析を行い、各ファミリーメンバー分子の低温耐性への寄与を検討した。また、CRG1過剰発現マウスの確立を試みたが、まだ確立に至っていない。CRG1遺伝子の過剰発現はマウスの初期発生に影響を与えるためと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
冬眠動物は、冬眠に入って体温を下げることでエネルギー消費を節約し、過酷な冬を生き延びる。ヒトやマウスなどの冬眠しない動物を強制的に10℃以下の低体温にすると多臓器の細胞の機能不全により死に至るが、冬眠中の動物は低体温によって細胞や臓器に致命的な損傷を受けることなく、春には体温を元に戻して活動を再開する。この冬眠動物による「安全な低体温」を医療に応用すれば、救急医療や移植臓器の保存法などに革命的な進展を促す可能性があるが、その分子メカニズムはほとんど分かっていない。申請者はこれまでの予備実験により、非冬眠動物であるマウスの細胞に低温耐性を付与できる遺伝子CRG1(Cold Resistance Gene-1)を発見した。本研究では、CRG遺伝子ファミリーの機能解析、低温耐性細胞のタイムラプスイメージング、またCRG1過剰発現マウスやCRG1ノックアウト冬眠動物の表現型解析を通じて、冬眠動物がもつ低温耐性の分子メカニズムの詳細を明らかし、さらにそのメカニズムのヒト血小板の低温保存への応用を目指す。今後は、低温耐性細胞のタイムラプスイメージングの実験系の確立を目指すとともに、CRG1ノックアウト冬眠動物の作製を行う。また、CRG1過剰発現マウスの確立に関しては、アダルトになってから発現を誘導可能なマウスの作製を試みる。
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