Identification of neural circuits for the environment adaptation in sessile cnidarian coral.

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Census-based biomechanism of circuit construction and transition for adaptive brain functions
• Project/Area Number: 22H05514
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• Principal Investigator: 西辻 光希 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, スタッフサイエンティスト (60770823)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Keywords: サンゴ / ウスエダミドリイシ / scRNA-seq / 温度適応

Outline of Annual Research Achievements

固着性の刺胞動物サンゴは、潮間帯から水深50以深にまで生息しており、日光や乾燥、pHや高低水温など様々な環境に適応し生存している。けれどもその適応回路についての研究は、サンゴを自由に使えない、実験手法が限られることが原因となり、進んでいない。本研究では環境適応の中でもサンゴの高低水温への適応回路を理解することを目的とし、完全長ゲノムが解読されているウスエダミドリイシAcropora
tenuisをモデルのサンゴとする。夏と冬に同一個体のシングルセルRNA-seqを行い、適応回路の構築に関与しうる遺伝子群を特定する。年1回の放卵放精時に候補遺伝子の機能解析を行い、刺胞動物サンゴの適応責任回路の理解に迫る。手法は開発済みであり、本研究の成果により恒常性を維持するために神経回路の構築又は再編成されて適応脳機能を獲得する機構の解明という当該領域の目的の推進が期待される。さらに、この適応機構の理解は進化的な知見を得るに加え、絶滅危機に瀕している造礁サンゴの保全などに役立つことが期待できる。
2022年度は8月と1月に同一群体のウスエダミドリイシのサンプリングに成功し、それぞれについて10x Genomicsのシステムを用いたシングルセルRNA-seqを行なった。得られたデータを専用のソフトウェアを用いて解析を行い、発現変動遺伝子群の絞り込みを試みた。
次年度も同一群体のシングルセルRNA-seqを行うが、その際にシングルセル化のプロトコルの改良も行う。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

サンゴ・ウスエダミドリイシのシングルセルRNA-seqに成功はしているものの、シングルセル化の効率が低いためか遺伝子情報が十分得られていない。さらに研究の性質上実験を行える時期が決まっているため、頻繁に実験を行えない状況にある。けれども、自身が開発に携わった培養細胞系列を使用することにより、これらの課題を解決できるのではないかと考えている。

Strategy for Future Research Activity

2023年度も前年度に引き続き、同一群体のシングルセルRNA-seqを行うが、その際にシングルセル化のプロトコルの改良も行う。さらには培養細胞を用いたRNA-seqも行うことにより、多様な角度からサンゴの温度変化適応メカニズムの解明に迫る計画である。