宇宙実験によるメダカ破骨細胞の重力感知・応答機構の解析

• 研究課題/領域番号: 25514003
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 宇宙生命科学
• 研究機関: 昭和大学 (2016); 東京工業大学 (2013-2015)
• 研究代表者: 茶谷 昌宏 昭和大学, 歯学部, 助教 (80628628)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 宇宙 / 骨 / メダカ / 破骨細胞 / 重力 / 宇宙実験 / 骨芽細胞 / 骨生物学 / 骨量減少 / 微小重力環境

研究成果の概要

メダカの咽頭歯は骨代謝が盛んな組織である。独自に骨の細胞が光るメダカを作製し、国際宇宙ステーションにて解析した。1つ目は2ヵ月間の宇宙長期滞在飼育実験である。結果、骨を溶かす破骨細胞が活性し、咽頭歯骨の石灰化量が減少した。また破骨細胞ミトコンドリアの形態が異常となり、ミトコンドリア関連遺伝子「fkbp5」と「ddit4」が発現上昇した。2つ目は無重力環境の初期応答解析で、メダカの稚魚を生きたまま特殊なジェルに包埋し、8日間蛍光追跡を行った。その結果、骨芽細胞は打上げ後1日目から、破骨細胞は4日目と6日目で著しい増加が見られた。また次世代シーケンス解析により新規遺伝子5つの発現上昇を示した。

研究成果

• [雑誌論文] 遺伝子改変メダカから見える骨代謝"骨粗鬆症治療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏
  • 雑誌名: 骨粗鬆症治療 巻: 16 ページ: 56-62
• [雑誌論文] Acute transcriptional up-regulation specific to osteoblasts/osteoclasts in medaka fish immediately after exposure to microgravity (2016)
  • 著者名/発表者名: Chatani M et al.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 39545-39545
  • DOI: 10.1038/srep39545
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Osteoblast and osteoclast behaviors in the turnover of attachment bones during medaka tooth replacement (2016)
  • 著者名/発表者名: Akiko Mantoku, Masahiro Chatani, Kazushi Aono, Keiji Inohaya, Akira Kudo
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 409 ページ: 370-381
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TGFβ-2 signaling is essential for osteoblastmigration and differentiation during fracture healing inmedaka fis (2016)
  • 著者名/発表者名: KazuhiroTakeyama, Masahiro Chatani, Keiji Inohaya, Akira Kudo
  • 雑誌名: Bone 巻: 86 ページ: 68-78
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microgravity promotes osteoclast activity in medaka fish reared at the international space station (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani, Akiko Mantoku, Kazuhiro Takeyama, Dawud Abduweri, Yasutaka Sugamori, Kazuhiro Aoki, Keiichi Ohya, Hiromi Suzuki, Satoko Uchida, Toru Sakimura, Yasushi Kono, Fumiaki Tanigaki, Masaki Shirakawa, Yoshiro Takano and *Akira Kudo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 14172-14172
  • DOI: 10.1038/srep14172
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Histological and transcriptomic analysis of adult Japanese medaka sampled onboard the international space station (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Murata, Takako Yasuda, Tomomi Watanabe-Asaka, Shoji Oda, Akiko, Mantoku, Kazuhiro Takeyama, Masahiro Chatani, Akira Kudo, Satoko Uchida, Hiromi Suzuki, Fumiaki Tanigaki, Masaki Shirakawa, Koichi Fujisawa, Yoshihiko, Hamamoto, *Shuji Terai, *Hiroshi Mitani
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 10 号: 10 ページ: e0138799-e0138799
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0138799
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-vivo imaging of the fracture healing in medaka revealed two types of osteoclasts before and after the callus formation by osteoblasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeyama K, Chatani M, Takano Y, Kudo A
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 394(2) 号: 2 ページ: 294-304
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.08.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Acute transcriptional control specific to osteoblasts/osteoclats in medaka fish immediately after exposure to microgravity (2017)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏
  • 学会等名: International Symposium on Living In Space 2017
  • 発表場所: 一橋講堂
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] メダカは微小重力環境にどのような影響を受け、適応したのか (2016)
  • 著者名/発表者名: 茶谷 昌宏
  • 学会等名: 宇宙生物科学会第30回大会
  • 発表場所: 愛知医科大学
  • 年月日: 2016-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] In-vivo behaviors of pre-osteoclasts in c-fms transgenic and knock-out medaka fish (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani, Kazushi Aono, Masamichi takami, Akira Kudo
  • 学会等名: 26th Australian and New Zealand Bone and Mineral Society Annual Scientific Meeting
  • 発表場所: Gold Coast Convention and Exhibition Centre, Australia
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] The potential of medaka fish to uncover mechanisms of bone modeling and remodeling (2016)
  • 著者名/発表者名: 茶谷 昌宏
  • 学会等名: Bone Biology Forum
  • 発表場所: クロスウェーブ幕張、千葉
  • 年月日: 2016-08-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 遺伝子改変メダカから考える骨代謝 (2016)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏
  • 学会等名: 第15回松本ボーンフォーラム
  • 発表場所: 信州大学、松本
  • 招待講演
• [学会発表] RANKL/OPG double deficient medaka unveils the decision system for the bone resorption site in a whole-body (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani, Yoshiro Takano, Takeshi Todo, Akira Kudo
  • 学会等名: 米国骨代謝学会（ASBMR; American Society for Bone and Mineral Research, Annual Meeting）
  • 発表場所: Washington State Convention Center, Seattle, Washington, USA
  • 年月日: 2015-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Early response to microgravity in the analysis of whole transcriptome and live imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani, Akiko Mantoku, Kazuhiro Takeyama, Hiroya Morimoto, Takehiko Ito, Naoki Tanigawa, Koji Kubota, Hiromi Suzuki, Satoko Uchida, Fumiaki Tanigaki, Masaki Shirakawa, Yoshiro Takano, Akira Kudo
  • 学会等名: 米国骨代謝学会（ASBMR; American Society for Bone and Mineral Research, Annual Meeting）
  • 発表場所: Washington State Convention Center, Seattle, Washington, USA
  • 年月日: 2015-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] RANKL/OPG double knock-out medaka unveils the decision system for the osteoclast site in a whole-body (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani, Yoshiro Takano, Takeshi Todo, Akira Kudo
  • 学会等名: FishBone: Advancing the Use of Fish for Skeletal Research
  • 発表場所: Hrborview Medical Center Seattle, Washington
  • 年月日: 2015-10-08
  • 国際学会
• [学会発表] OPG/RANKLダブルノックアウトメダカによる全身の骨吸収機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、高野吉郎、藤堂剛、工藤明
  • 学会等名: 第33回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 東京都新宿区 京王プラザホテル
  • 年月日: 2015-07-23
• [学会発表] 微小重力環境における初期応答機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、萬徳晃子、武山和弘、森本博也、伊藤武彦、谷川直樹、久保田幸治、鈴木ひろみ、内田智子、谷垣文章、白川正輝、高野吉郎、工藤明
  • 学会等名: 第33回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 東京都新宿区 京王プラザホテル
  • 年月日: 2015-07-23
• [学会発表] Bone loss in medaka under micro-gravity in Space station (2014)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、萬徳晃子、武山和弘、青木和広、菅森泰隆、大谷啓一、内田智子、鈴木ひろみ、崎村徹、河野靖、谷垣文章、白川正輝、猪早敬二、Abduweri Dawud、高野吉郎、工藤明
  • 学会等名: 第20回小型魚類研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学薬学部
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] In-vivo imaging of the fracture healing in medaka revealed two types of osteoclasts before and after the callus formation by osteoblasts (2014)
  • 著者名/発表者名: 武山和弘、茶谷昌宏、高野吉郎、工藤明
  • 学会等名: 第20回小型魚類研究会
  • 発表場所: 慶應義塾大学薬学部
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] 国際宇宙ステーション内メダカ飼育実験による、微小重力における骨代謝の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、萬徳晃子、武山和弘、青木和広、菅森泰隆、大谷啓一、内田智子、鈴木ひろみ、崎村徹、河野靖、谷垣文章、白川正輝、猪早敬二、Abduweri Dawud、高野吉郎、工藤明
  • 学会等名: 日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-26
• [学会発表] メダカを用いたRANKL/OPGのバランス破壊による新たな全身骨吸収機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、高野吉郎、藤堂剛、工藤明
  • 学会等名: 日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-26
• [学会発表] メダカ尾ヒレ骨折修復モデルのin vivo解析: TGFβによる骨折修復初期の破骨細胞と骨芽細胞の誘導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 武山和弘、茶谷昌宏、高野吉郎、工藤明
  • 学会等名: 日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-26
• [学会発表] Tooth regeneration with the cooperative action of osteoclasts and osteoblasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Akiko Mantoku, Masahiro Chatani, Keiji Inohaya, Akira Kudo
  • 学会等名: 47th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: WINC AICHI
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [学会発表] Rearing Medaka Fish in International Space Station (ISS) for Bone Metabolism Study (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani
  • 学会等名: American Society for Bone and Mineral Research 2014 Annual Meeting
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
• [学会発表] The rankl knock-out medaka exhibits a defective phenotype of bone resorption following abnormal organogenesis together with a small number of osteoclasts regulated by rankl-independent osteoclastogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Chatani
  • 学会等名: American Society for Bone and Mineral Research 2013 Annual Meeting
  • 発表場所: Baltimore, Maryland USA
• [図書] バイオサイエンスとインダストリー(Ｂ＆Ｉ)誌 (2016)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、工藤明
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: バイオインダストリー協会
• [図書] 細胞工学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 茶谷昌宏、工藤明
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 秀潤社