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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Clock wave in gut peristalsis

Publicly Offered Research

Project AreaInterplay of developmental clock and extracellular environment in brain formation
Project/Area Number 19H04775
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

高橋 淑子  京都大学, 理学研究科, 教授 (10183857)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Keywords腸 / 蠕動運動 / 振動波 / トリ胚 / 細胞内カルシウムイオン濃度
Outline of Annual Research Achievements

腸神経系は「第2の脳」とも呼ばれ、複雑なネットワークを形成して多岐に渡る腸機能を制御する。中でも食べたものの消化吸収に欠かせない蠕動(ぜんどう)運動との関わりは深いと考えられている。蠕動運動とは、局所的に起こる腸の収縮が、その後「収縮の振動波」となって腸内を伝播する現象であり、まさに「時計機能」を有した高次生体システムである。しかしその時計を支える細胞機能の実体はほとんどわかっていない。本年度は、蠕動運動の時計機能とその成立機構を明らかにすべく、特に蠕動運動の発信源(起点)の成立機構に注目した解析を行った。独自に開発した蠕動運動可視化用カイモグラフィー法を用いて、ニワトリ胚の孵卵6日目から12日目にわたり、十二指腸から総排出口における蠕動運動起点の成立の様子を解析した。特に両方向に振動波を生じる起点(カイモグラフでは「へ」の字の頂点として表される)に注目した。その理由として、発生期においては、両方向に伝播する蠕動運動の方が一方向のものよりも圧倒的に出現頻度が高かったからである。結果、発生の進行に伴い、起点の出現頻度が上昇すると共に、起点の分布様式が変化した。10分間の観察とカイモグラフィー解析から、初期胚では起点はランダムに分布していたが、11日目胚になると、起点が生じる部位が固定化されていた。また、起点出現部位は、個体間でもほぼ類似していたことから、これらの部位決定にはなんらかの遺伝プログラムが働いていることが示唆された。腸全体を対象とした蠕動運動の起点分布の解析はこれが最初の例であり、新規知見が得られたといえる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染拡大防止にかかる大学ガイドラインのため、研究室での実験活動が制限されたため。特に蠕動運動における細胞内カルシウムイオン濃度の可視化技術の開発はこれまで前例がなく多くの条件検討を要するが、それらの活動の進展に遅れが生じた。

Strategy for Future Research Activity

蠕動運動における細胞内カルシウムイオン濃度の、GCaMPによる可視化技術の開発を続行する。GCaMPベクター(RCAS-GCaMP6s-P2A-mRuby3)は作製済みであるが、実際の胚内発現法ついてはさまざまな条件を検討し最適化する必要がある。また実際の可視化にあたり、胚内から取り出した腸を用いた顕微鏡技術の開発も並行して進める。

  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 6 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Cell Lineage, Self-Renewal, and Epithelial-to-Mesenchymal Transition during Secondary Neurulation2021

    • Author(s)
      Kawachi Teruaki、Tadokoro Ryosuke、Takahashi Yoshiko
    • Journal Title

      Journal of Korean Neurosurgical Society

      Volume: 64 Pages: 367~373

    • DOI

      10.3340/jkns.2021.0054

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dysfunction of the proteoglycan Tsukushi causes hydrocephalus through altered neurogenesis in the subventricular zone in mice2021

    • Author(s)
      Ito Naofumi、24/28
    • Journal Title

      Science Translational Medicine

      Volume: 13 Pages: eaay7896

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.aay7896

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Neural-fated self-renewing cells regulated by Sox2 during secondary neurulation in chicken tail bud2020

    • Author(s)
      Kawachi Teruaki、Shimokita Eisuke、Kudo Ryo、Tadokoro Ryosuke、Takahashi Yoshiko
    • Journal Title

      Developmental Biology

      Volume: 461 Pages: 160~171

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2020.02.007

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Guidelines and definitions for research on epithelial?mesenchymal transition2020

    • Author(s)
      Yang Jing、On behalf of the EMT International Association (TEMTIA)、38/48
    • Journal Title

      Nature Reviews Molecular Cell Biology

      Volume: 21 Pages: 341~352

    • DOI

      10.1038/s41580-020-0237-9

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Blood flow-mediated gene transfer and siRNA-knockdown in the developing vasculature in a spatio-temporally controlled manner in chicken embryos2019

    • Author(s)
      Takase Yuta、Takahashi Yoshiko
    • Journal Title

      Developmental Biology

      Volume: 456 Pages: 8~16

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2019.08.001

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Stemness and lineage dynamics of cells participating in secondary neurulation.2020

    • Author(s)
      Takahashi Yoshiko
    • Organizer
      Neuro surgery Update 2021, Seoul, Korea
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Contribution of mono-fated neural progenitors to secondary neurulation during axis elongation2020

    • Author(s)
      Takahashi Yoshiko
    • Organizer
      Neuromesodermal progenitors in development, evolution and regeneration, 2020, Lisbon, Portugal
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cellular basis for gut peristalsis2020

    • Author(s)
      Takahashi Yoshiko
    • Organizer
      Taiwanese Society of Developmental Biology Retreat, 2020
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dynamisc of the pacemaker cells, interstitial cells of Cahal, in gut peristalsis2020

    • Author(s)
      Takahashi Yoshiko
    • Organizer
      The 72nd Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Extravasation of primordial germ cells in avian embryos is enabled by dynamic plasticity revealed by high-resolution confocal microscopy.2020

    • Author(s)
      Takahashi Yoshiko
    • Organizer
      53rd JSDB/APDBN Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cellular dynamics regulated by blood flow during vascular remodeling.2019

    • Author(s)
      Takahashi Yoshiko
    • Organizer
      9th EMT International Association meeting (TEMTIA-IX)、Kumamoto University
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 私の科学者ライフ2021

    • Author(s)
      女性科学者に明るい未来をの会
    • Total Pages
      288
    • Publisher
      日本評論社
    • ISBN
      4535789304
  • [Remarks] 動物発生学 高橋グループ ーDevelopmental Biologyー

    • URL

      http://www2.zool.kyoto-u.ac.jp/develop/takahashi.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

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