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能動的低代謝の分子機構:冬眠様低代謝の誘導による休眠省エネ機構の解明

計画研究

研究領域冬眠生物学~哺乳類の低代謝・低体温による生存戦略
研究課題/領域番号 20H05767
研究種目

学術変革領域研究(B)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

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)

研究分担者 清成 寛  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 (40721048)
研究期間 (年度) 2020-10-02 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
39,780千円 (直接経費: 30,600千円、間接経費: 9,180千円)
2022年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2021年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
キーワード冬眠 / 休眠 / 遺伝子改変ハムスター / 低代謝耐性 / 低温耐性 / 日内休眠 / ハムスター / QIH / 能動的低代謝
研究開始時の研究の概要

哺乳類には冬眠(数ヶ月)や日内休眠(数時間)などの休眠状態(能動的低代謝)となる種が存在する。休眠中は少ない酸素消費量でも生存可能な省エネ状態だが、その原理はほとんど分かっていない。本研究では冬眠様状態を誘導できるマウスを駆使し、省エネ機構の重要因子をあぶり出し、遺伝子改変動物でin vivo/in vitroの代謝解析を通して省エネ機構の分子ネットワークを明らかにする。

研究成果の概要

哺乳類の冬眠休眠実行の分子ネットワーク解明のために冬眠様低代謝を呈するマウスを用いて休眠の省エネ機構の原理解明を目指した。まず、冬眠様モデルマウスを用いて複数臓器において休眠時と正常時の遺伝子発現の差を観察し、休眠省エネ機構の制御に関連する遺伝子のリストアップを行った。これらの遺伝子が実際に因果性を持って休眠の省エネ機構に寄与しているかを検証するために、Qrfp(cre/+)マウスの受精卵にCas9タンパクとgRNAを直接導入し、該当する遺伝子KOマウスを作成し、休眠表現型を観察した。さらに、季節性の冬眠における該当遺伝子の重要性を検証するために遺伝子改変ハムスターの作製技術の開発を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果の学術的意義は、冬眠様モデルマウスを用いることで、季節性の冬眠動物では実現が難しい低代謝だが体温は高い状態、すなわち「温かい冬眠状態」を研究対象にしたことである。このアプローチにより、今後、これまでの冬眠動物の研究からは見出すことができなかった、休眠の省エネ機構に注目した遺伝子などが見つかることが期待される。本研究は基礎研究であるため、社会的意義を直ちに見出すことは難しい。しかし、休眠省エネ機構の理解の先には、人間を含めた冬眠をしない動物を冬眠させることで臨床を高品位化し、実生活をより豊かにすることが見込まれているため、長い目で見たときに本研究は大きな社会的意義を持つ可能性は十分にある。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 休眠とその医学応用可能性2020

    • 著者名/発表者名
      砂川玄志郎
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 6 ページ: 978-981

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A warm hibernation can protect organs from ischemia2023

    • 著者名/発表者名
      Genshiro A. Sunagawa, Hidetoshi Masumoto
    • 学会等名
      第100回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Warm hibernation enabled: revolutionizing hibernation research with QIH2023

    • 著者名/発表者名
      Genshiro A. Sunagawa, Hidetoshi Masumoto
    • 学会等名
      BDR Symposium 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Can we hibernate? ― R&D toward synthetic hibernation for humans.2022

    • 著者名/発表者名
      Genshiro A. Sunagawa
    • 学会等名
      第2回Workshop on Nobel Turing Challenge
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward clinical application of torpor2022

    • 著者名/発表者名
      Genshiro A. Sunagawa
    • 学会等名
      第48回神経内分泌学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] QRFP産生ニューロンからはじまるマウスの冬眠様状態2022

    • 著者名/発表者名
      Genshiro A. Sunagawa
    • 学会等名
      日本動物学会 第93回 早稲田大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 冬眠と睡眠の相違2022

    • 著者名/発表者名
      Genshiro A. Sunagawa
    • 学会等名
      日本睡眠学会第47回定期学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Can torpor delay disease progression?2022

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Can torpor delay disease progression?2022

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      第44回 分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 人工冬眠へ向けて; 非冬眠動物における冬眠様状態の誘導2021

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第35回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The physiological aspects of Q neurons-induced hypometabolism (QIH)2021

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      The 16th International Hibernation Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A hibernation-like condition in mice: the physiological aspects of Q neurons-induced hypometabolism.2020

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      第43回 分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 冷たいことには理由がある ~冬眠から考える人類の未来~2020

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      日本神経科学大会 市民公開パネルディスカッション「2050年の脳科学と社会」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents2020

    • 著者名/発表者名
      砂川 玄志郎
    • 学会等名
      Hibernation Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-10-30   更新日: 2024-01-30  

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