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条鰭類の進化モデルを用いた下垂体神経葉への軸索誘導因子の同定

研究課題

研究課題/領域番号 20K15834
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分44040:形態および構造関連
研究機関自治医科大学

研究代表者

東 森生  自治医科大学, 医学部, 講師 (90709643)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード下垂体神経葉 / 下垂体ホルモン / メラニン凝集ホルモン / 軸索誘導因子 / 条鰭類 / 受容体 / in situ hybridization / 神経内分泌
研究開始時の研究の概要

ニューロンは様々な栄養因子や軸索誘導因子に応答し、その機能を発揮するために適した領域へ軸索を投射する。脳底に突出する下垂体神経葉は、視床下部ニューロンが直接投射してホルモンを放出する内分泌器官であるが、ニューロンの軸索を神経葉に導く分子機序は未解明である。この問題を解決するため、本研究では、条鰭類の進化系統で神経葉ホルモンとして働くメラニン凝集ホルモン(MCH)に着目する。具体的には、「MCHニューロンが神経葉に投射しないポリプテルス」と「神経葉にMCHニューロンが投射する魚種」を比較し、神経葉に投射するニューロンに特異的な遺伝子発現や軸索を神経葉に導く軸索誘導因子を同定する。

研究実績の概要

条鰭類の魚種では一般に、下垂体神経葉にメラニン凝集ホルモン(MCH)ニューロンの軸索が投射し、MCHを血中に放出して体色を明化させる。申請者は、現生条鰭類で最初期に分岐したポリプテルスではMCHニューロンが投射しないこと、チョウザメではMCHニューロンが神経葉に投射することを発見した。本研究はポリプテルスとチョウザメのMCHニューロンに発現する遺伝子の違いを明確にし、ニューロンの軸索が神経葉に投射する仕組みを探ることを目的に実施した。
令和5年度では、チョウザメMCHニューロンに特異的な遺伝子を特定するため、プライマー交換反応によるDNA伸長を利用したsignal amplification by exchange reaction-fluorescence in situ hybridization (SABER-FISH法) により、脳組織において低発現遺伝子の発現を多重染色で可視化し、精査した。さらに、酵素非依存的なDNA増幅反応を利用するin situ hybridization chain reaction(isHCR)をポリプテルスやチョウザメ脳より分散したニューロンに適用し、可視化したMCH mRNA発現ニューロンを単離することに成功した。単離したニューロンからRNA抽出を行った後、各魚種由来のMCH mRNA発現ニューロンに発現する遺伝子を定量的PCRにより検出し、in situ hybridizationでは検出できない低発現の遺伝子を比較することで魚種間の違いをより明確にした。
令和6年度では、引き続きSABER-FISH法とisHCRを利用してチョウザメMCHニューロンに特異的な遺伝子の特定を進め、神経葉への軸索誘導に関わる可能性のある遺伝子を欠損させたゼブラフィッシュの表現型解析を進める。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

これまでに実施したトランスクリプトーム解析結果を利用し、MCHニューロン特異的な遺伝子を特定するためにin situ hybridization法により詳細な組織学的解析を実施した。低発現遺伝子の多重染色のためにsignal amplification by exchange reaction-fluorescence in situ hybridization (SABER-FISH法) を導入し、検出感度を増感して蛍光観察が可能となった。さらに、酵素非依存的なDNA増幅反応を利用するin situ hybridization chain reaction(isHCR)を導入し、分散したMCH mRNA発現ニューロンを可視化後に単離して、遺伝子発現を探った。
実験施設におけるSABER-FISH法やisHCRの立ち上げのために時間を要したため、当初の研究計画予定よりもやや遅れている。

今後の研究の推進方策

令和6年度では令和5年度に引き続き、下記の予定で進める。
【①神経葉に投射するMCHニューロンに特異な発現遺伝子の同定】高感度in situ hybridization法であるSABER-FISH法による二重染色やisHCRにより可視化したMCH mRNA発現ニューロンにおける遺伝子発現を探り、チョウザメの神経葉に投射する大型のMCHニューロンに特異な発現遺伝子を同定する。
【②遺伝子欠損ゼブラフィッシュの作製と対象遺伝子の機能解析】CRISPR/Cas9システムを用いて、神経葉に投射するMCHニューロンに特異な遺伝子を欠損したゼ
ブラフィッシュを作出する。次に、胚のMCHニューロンをホールマウント免疫染色で可視化し、共焦点レーザー顕微鏡で撮影した連続画像からニューロンの形態
を三次元構築し、軸索投射領域の変化を調べる。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] Vasopressin V1a receptor and oxytocin receptor regulate murine sperm motility differently2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Hiroyoshi、Fujinoki Masakatsu、Azuma Morio、Koshimizu Taka-aki
    • 雑誌名

      Life Science Alliance

      巻: 6 号: 4 ページ: e202201488-e202201488

    • DOI

      10.26508/lsa.202201488

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gene duplication of C-type natriuretic peptide-4 (CNP4) in teleost lineage elicits subfunctionalization of ancestral CNP2022

    • 著者名/発表者名
      Katayama Yukitoshi、Saito Ami、Ogoshi Maho、Tsuneoka Yousuke、Mukuda Takao、Azuma Morio、Kusakabe Makoto、Takei Yoshio、Tsukada Takehiro
    • 雑誌名

      Cell and Tissue Research

      巻: 388 号: 2 ページ: 225-238

    • DOI

      10.1007/s00441-022-03596-y

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Agonist dependency of the second phase access of β-arrestin 2 to the heteromeric μ-V1b receptor2021

    • 著者名/発表者名
      Ngamlertwong Nuttawadee、Tsuchiya Hiroyoshi、Mochimaru Yuta、Azuma Morio、Kuchimaru Takahiro、Koshimizu Taka-aki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-021-94894-y

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Perivascular macrophages produce type I collagen around cerebral small vessels under prolonged hypertension in rats2021

    • 著者名/発表者名
      Inagaki Takeshi、Fujiwara Ken、Shinohara Yoshiaki、Azuma Morio、Yamazaki Reiji、Mashima Kiyomi、Sakamoto Atsushi、Yashiro Takashi、Ohno Nobuhiko
    • 雑誌名

      Histochemistry and Cell Biology

      巻: Published online 号: 4 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1007/s00418-020-01948-9

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Differential Localization and Invasion of Tumor Cells in Mouse Models of Human and Murine Leukemias2020

    • 著者名/発表者名
      Mashima Kiyomi、Azuma Morio、Fujiwara Ken、Inagaki Takashi、Oh Iekuni、Ikeda Takashi、Umino Kento、Nakano Hirofumi、Morita Kaoru、Sato Kazuya、Minakata Daisuke、Yamasaki Ryoko、Ashizawa Masahiro、Yamamoto Chihiro、Fujiwara Shin-Ichiro、Hatano Kaoru、Ohmine Ken、Muroi Kazuo、Ohno Nobuhiko、Kanda Yoshinobu
    • 雑誌名

      Acta Histochemica et Cytochemica

      巻: 53 号: 3 ページ: 43-53

    • DOI

      10.1267/ahc.19035

    • NAID

      130007865618

    • ISSN
      0044-5991, 1347-5800
    • 年月日
      2020-06-26
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 下垂体前葉ホルモン産生細胞の増加時における成体組織幹細胞の関与2024

    • 著者名/発表者名
      堀口 幸太郎、藤原 研、塚田 岳大、中倉 敬、吉田 彩舟、東 森生、長谷川 瑠美、瀧上 周
    • 学会等名
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 白質障害領域に分泌されるI型コラーゲンは白質の再生を阻害する2024

    • 著者名/発表者名
      山崎 礼二、東 森生、長内 康幸、幸喜 富、大野 伸彦
    • 学会等名
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 組織学的手法によるメダカのモチリン受容体発現細胞の特徴づけ2024

    • 著者名/発表者名
      東 森生、今野 紀文、輿水 崇鏡、海谷 啓之
    • 学会等名
      第129回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] メダカ脳内の黄体形成ホルモン受容体mRNA発現領域に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      東 森生、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      日本下垂体研究会第37回学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] モチリン受容体欠損メダカの腎臓におけるモチリン ー モチリン受容体系の機能の探索2023

    • 著者名/発表者名
      海谷 啓之、東 森生、坂田 一郎、今野 紀文
    • 学会等名
      日本動物学会第94回山形大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] OGR1 欠損ゼブラフィッシュの遊泳行動の解析2023

    • 著者名/発表者名
      立原 瞭、東 森生、中町 智哉、戸村 秀明
    • 学会等名
      日本動物学会第94回山形大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 下位条鰭類の腺性下垂体におけるメラニン凝集ホルモン受容体発現細胞の同定2023

    • 著者名/発表者名
      東 森生、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      日本動物学会第94回山形大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of maternal response to pups by computer vision and machine learning in V1b knockout mouse2022

    • 著者名/発表者名
      Chortip Sajjaviriya, Morio Azuma, Hiroyoshi Tsuchiya, Taka-aki Koshimizu
    • 学会等名
      第36回日本下垂体研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習による物体検出の受容体薬理学への応用2022

    • 著者名/発表者名
      Taka-aki Koshimizu, Sajjaviriya Chortip, Morio Azuma
    • 学会等名
      第36回日本下垂体研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] メダカ脳および腎臓におけるモチリン受容体発現細胞の同定2022

    • 著者名/発表者名
      東 森生、今野 紀文、輿水 崇鏡、海谷 啓之
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] メダカ脳内における黄体形成ホルモン受容体発現領域の解析2022

    • 著者名/発表者名
      東 森生、輿水崇鏡
    • 学会等名
      第46回日本比較内分泌学会およびシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] V1a受容体欠損マウスの産仔数は子宮内での成長異常により減少する2022

    • 著者名/発表者名
      土屋裕義,東森生,持丸雄太,輿水崇鏡
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 古代魚ポリプテルスの腺性下垂体に発現するメラニン凝集ホルモン受容体の細胞内情報伝達経路2022

    • 著者名/発表者名
      東 森生、持丸 雄太、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 自治医科大学における自律的な薬理学実習の実践とCOVID-19対応2021

    • 著者名/発表者名
      土屋裕義、東森生、持丸雄太、輿水崇鏡
    • 学会等名
      第53回日本医学教育学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 下位条鰭類の腺性下垂体に発現するメラニン凝集ホルモン受容体の同定2021

    • 著者名/発表者名
      東 森生、阿見彌典子、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第35回日本下垂体研究会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] V1a受容体欠損マウスで観察される産仔数減少とその原因となる胎仔の異常2021

    • 著者名/発表者名
      土屋裕義、東森生、持丸雄太、輿水崇鏡
    • 学会等名
      第114回日本繁殖生物学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] メダカにおけるモチリン受容体発現細胞の同定2021

    • 著者名/発表者名
      東 森生、今野 紀文、砂田 紗也加、海谷 啓之
    • 学会等名
      第45回日本比較内分泌学会およびシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 古代魚ポリプテルスにおける哺乳類様のメラニン凝集ホルモン1型および2型受容体の脳内分布2021

    • 著者名/発表者名
      東 森生、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ディープニューラルネットワークを用いたトルバプタン投与後の飲水行動の解析2021

    • 著者名/発表者名
      神永 洋彰、持丸 雄太、東 森生、土屋 裕義、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] コンピュータビジョンと深層学習を用いた保育行動の解析2021

    • 著者名/発表者名
      Chortip Sajjaviriya、東 森生、土屋 裕義、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] V1aバゾプレシン受容体欠損マウスをモデルとした加齢色素沈着促進機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      Fujianti Casmad、東 森生、Chortip Sajjaviriya、土屋 裕義、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第94回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 下位条鰭類ポリプテルスの腺性下垂体に発現するメラニン凝集ホルモン受容体の同定2021

    • 著者名/発表者名
      東 森生、輿水 崇鏡
    • 学会等名
      第126回日本解剖学会総会・全国学術集会、第98回日本整理学会大会 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 古代魚におけるメラニン凝集ホルモンとその受容体の組織学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      東 森生
    • 学会等名
      第11回ペプチド・ホルモン研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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