| 研究課題/領域番号 |
22K06243
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
日下部 りえ 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, 研究員 (70373298)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 頸部 / 骨格筋 / 発生 / 脊椎動物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、脊椎動物の進化の初期に分岐した、さまざまな魚類を主な比較対象に、頭部-体幹部境界領域における筋分化や筋骨格系の形成を制御する遺伝子の相互作用を解明する。鰓下筋や僧帽筋の骨格筋分化（筋芽細胞の融合と多核の筋繊維の形成）のステップにおいて、これらの筋の前駆細胞が体節を離れて移動する間は筋分化が抑制されている。この期間に、骨格や腱（頭部では多くが頭部中胚葉に由来する）との連携がつくりだされ、頸部の複雑なかたちと機能が確立されると考えられる。本研究では、筋分化を制御する因子を見出すだけでなく、骨格・腱、および筋肉を支配する運動神経の発生パターンとの連携についても明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
脊椎動物の「首」（頸部）は、頭部と体幹をつなぐ位置にあり、頭部を支えつつ体幹の多彩な運動を可能にしている。首にはさまざまな発生起源をもつ筋肉と骨格が存在する。鰓下筋群（哺乳類では舌筋および舌骨下筋群が含まれる）の前駆細胞は、後頭部の体節から脱上皮化し、咽頭の後方を迂回して長距離を移動するという特殊な発生過程をたどる。本研究では、鰓下筋および僧帽筋に着目し、その前駆細胞がどのような制御を受けて骨格や運動神経との連携をつくるかという問題に焦点を当てている。令和４年度は、円口類である日本産カワヤツメLethenteron camtschaticumおよび軟骨魚類トラザメScyliorhinus torazameの胚を用い、鰓下筋や四肢筋などの発生に関わる遺伝子の発現パターンを調べた。また、真骨魚類メダカについても、移動性筋芽細胞の挙動を制御する遺伝子候補を単離し発現パターンを調べたところ、骨格筋だけでなく脳の特定の領域に発現していることがわかった。現在、この発現領域の細胞特性について調べている。またカワヤツメ、トラザメ、メダカについて、腱および腱の前駆細胞に特異的に発現する新規遺伝子を単離し、鰓下筋周辺の非筋細胞の移動や分化の状態を解析した。これらの解析により、頭部の軟骨や腱、神経細胞に分化する神経堤細胞、および非体節性の鰓弓筋(咀嚼筋、咽頭収縮筋など) が発生する過程を観察する上で基盤となるデータを整備した。今後はメダカ胚を主な実験系とし、筋-骨格の連結や運動機能の解明、遺伝性疾患との関連についての解析を目指す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度には希少な野生動物であるカワヤツメの成熟個体が多数入手でき、遺伝子発現パターンの解析や免疫組織学的解析を効率的に進めることができた。また最近更新されたゲノムデータベースより、既知の遺伝子の非翻訳領域を同定し、その領域に対するプローブを用いてより明確に遺伝子発現領域を調べることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
従来の研究手法に加え、ゲノム編集技術の応用が可能なメダカを主な材料とし、長距離移動する体節筋での機能が知られている遺伝子、腱の形成に必須な遺伝子、また軟骨分化に必須な遺伝子の発現パターンを詳細に調べる。また鰓下筋、僧帽筋の相同物に加え、魚類の運動機能全般を発達・複雑化させる遺伝子の候補を新たに見出し、その機能欠失の影響の解析も目指す。
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