両生類における位置特異的な遺伝子発現操作法の確立と形態再生への適用

• 研究課題/領域番号: 25870058
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 発生生物学; 形態・構造
• 研究機関: 弘前大学 (2014-2016); 東北大学 (2013)
• 研究代表者: 横山 仁 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (90455816)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 再生 / 両生類 / 遺伝子発現 / 四肢 / 器官形成 / 形態形成

研究成果の概要

両生類は四肢を切断しても元通りに再生する高い再生能力を持つ。その一方で遺伝子を体内の特定の位置で発現させる方法がなかったことが分子レベルでの研究をこれまで妨げてきた。本研究では遺伝子組換えを介した熱ショックによる発現誘導系をベースに、IR-LEGOと温冷負荷装置という２つの方法を両生類に適用することで局所的な遺伝子発現の誘導を可能にした。これにより、１細胞レベルで特定の遺伝子の機能を実証し、あるいは四肢の中である領域のみで遺伝子を発現させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Developmental stages for the divergence of relative limb length between a twig and a trunk-ground Anolis lizard species (2015)
  • 著者名/発表者名: Wakasa, H., Cadiz, A., Echenique-Diaz, L.M. Iwasaki, W.M. Kamiyama, N., Nishimura, Y., Yokoyama, H., Tamura, K. and Kawata, M.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution 巻: 未定 号: 5 ページ: 410-423
  • DOI: 10.1002/jez.b.22627
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for an amphibian sixth digit. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S., Kobayashi T., Yano T., Kamiyama N., Egawa S., Seki R., Takizawa K., Okabe M., Yokoyama H. and Tamura K.
  • 雑誌名: Zoological Letters. 巻: 1 号: 1 ページ: 17-17
  • DOI: 10.1186/s40851-015-0019-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epigenetic modification maintains intrinsic limb-cell identity in Xenopus limb bud regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, S., Kawaguchi, A., Uchiyama, I., Kawasumi-Kita, A., Kobayashi, T., Nishide, H., Tsutsumi, R., Tsuru, K., Inoue, T., Ogino, H., Agata, K., Tamura, K. and *Yokoyama, H.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 406 号: 2 ページ: 271-282
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2015.08.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AP-2β is a transcriptional regulator for determination of digit length in tetrapods. (2015)
  • 著者名/発表者名: Seki R, Kitajima K, Matsubara H, Suzuki T, Saito D, Yokoyama H, Tamura K.
  • 雑誌名: Dev Biol. 巻: 407 号: 1 ページ: 75-89
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2015.08.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Application of local gene induction by infrared laser-mediated microscope and temperature stimulator to amphibian regeneration study. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawasumi, A., Hayashi, T., Kobayashi, T., Nagayama, C., Hayashi, S., Kamei, Y., Morishita, Y., T Takeuchi, T., Tamura, K., Yokoyama, H.
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ. 巻: 57 号: 9 ページ: 601-613
  • DOI: 10.1111/dgd.12241
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of Hippo signaling pathway in size control of organ regeneration (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, S., Yokoyama, H. and Tamura, K.
  • 雑誌名: Development Growth and Differentiation 巻: 未定 号: 4 ページ: 341-351
  • DOI: 10.1111/dgd.12212
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Altered developmental events in the anterior region of the chick forelimb give rise to avian-specific digit loss (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Nomura, Hitoshi Yokoyama and Koji Tamura
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 巻: published online 号: 6 ページ: 741-52
  • DOI: 10.1002/dvdy.24117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Growth and differentiation of a long bone in limb development, repair and regeneration (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Egawa, S. Miura, H. Yokoyama, T. Endo and K. Tamura
  • 雑誌名: Dev Growth Differ 巻: 56 号: 5 ページ: 410-24
  • DOI: 10.1111/dgd.12136
  • NAID: 40020109556
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptional regulators in the Hippo signaling pathway control organ growth in Xenopus tadpole tail regeneration (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hayashi, H. Ochi, H. Ogino, A. Kawasumi, Y. Kamei, K. Tamura and H. Yokoyama
  • 雑誌名: Dev Biol 巻: 396 号: 1 ページ: 31-41
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.09.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] アフリカツメガエルから見た四肢再生実現へのステップ (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山仁、林真一、川住愛子、砂川奈都召、田村宏治
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 32(1) ページ: 22-28
• [雑誌論文] Yap1, transcription regulator in the Hippo signaling pathway, is required for Xenopus limb bud regeneration. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi S, Tamura K, Yokoyama H
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 388 号: 1 ページ: 57-67
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2014.01.018
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Growth and differentiation of a long bone in limb development, repair and regeneration (2014)
  • 著者名/発表者名: Egawa, S., Miura, S., Yokoyama, H., Endo, T., and Tamura, K.
  • 雑誌名: Development Growth and Differentiation 巻: 未定
  • NAID: 40020109556
  • 査読あり
• [雑誌論文] 両生類の皮膚再生と四肢再生の関係から見る，両生類再生研究の哺乳類への応用の可能性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村宏治、大塚理奈、川住愛子、横山仁
  • 雑誌名: 瘢痕・ケロイド治療ジャーナル 巻: ７ ページ: 1-4
• [雑誌論文] 四肢再生における脱分化、再分化と細胞記憶 (2013)
  • 著者名/発表者名: 林真一、矢野十織、川住愛子、田村宏治、横山仁
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31(13) ページ: 2075-2082
• [学会発表] 四肢と皮膚の完全再生を可能にする分子・細胞メカニズムの探求 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横山仁
  • 学会等名: 日本解剖学会 シンポジウム再生研究の新機軸 ―不可能を可能とする内在性プログラムの探索―
  • 発表場所: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • 年月日: 2016-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] Skin regeneration of Xenopus, as a model for scar-free skin regeneration in adulthood (2016)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Yokoyama, Rina Otsuka, Aiko Kawasumi-Kita, Tamae Maruoka and Koji Tamura
  • 学会等名: Aquatic model organisms for human disease and toxicology research
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-03-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ツメガエルにおける局所的な遺伝子発現の操作法の確立と再生研究への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山仁, 川住愛子, 林利憲, 小林託也, 永山誓史, 林真一, 亀井保博, 森下喜弘, 竹内隆, 田村宏治
  • 学会等名: 日本ツメガエル研究集会
  • 発表場所: 秋田温泉さとみ（秋田市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] アフリカツメガエルを用いた皮膚再生の研究 ‐これまでとこれから‐ (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山仁
  • 学会等名: 次世代両生類研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] アフリカツメガエルにおける皮膚の完全再生に寄与する細胞の起源 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大塚理奈, 有泉高史, 永山誓史, 川住愛子, 田村宏治, 横山仁
  • 学会等名: 日本動物学会東北支部大会
  • 発表場所: 東北大学農学部（仙台市）
  • 年月日: 2015-08-09
• [学会発表] アフリカツメガエルにおける瘢痕を残さない皮膚再生 ‐再生に寄与する細胞はどこから来るのか？- (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山仁、大塚理奈、有泉高史、永山誓史、川住愛子、田村宏治
  • 学会等名: 日本再生医療学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Cellular origin of blastema-like cells contributing to scarless skin regeneration of metamorphosed Xenopus laevis (2014)
  • 著者名/発表者名: Rina Otsuka, Chikashi Nagayama, Aiko Kawasumi, Takashi Ariizumi , Koji Tamura, Hitoshi Yokoyama
  • 学会等名: 日本発生生物学会
  • 発表場所: ウインクあいち（名古屋市）
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-29
• [学会発表] Cellular origin of blastema-like cells contributing to scarless (2014)
  • 著者名/発表者名: Rina Otsuka, Chikashi Nagayama, Aiko Kawasumi, Takashi Ariizumi, Koji Tamura, Hitoshi Yokoyama
  • 学会等名: 日本発生生物学会
  • 発表場所: ウィンクあいち
• [学会発表] Different cellular contribution of somite-derived tissues to limb regeneration in larval and adult Xenopus (2013)
  • 著者名/発表者名: 永山誓史、有泉高史 、田村宏治、横山仁
  • 学会等名: 日本発生生物学会
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
• [学会発表] 発生原理から見たアフリカツメガエルの器官再生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山仁
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 招待講演
• [備考] 弘前大学農学生命科学部教員紹介ページ
  • URL: http://nature.cc.hirosaki-u.ac.jp/staff/hitoshi-yokoyama
• [備考] 弘前大学農学生命科学部教員紹介
  • URL: http://nature.cc.hirosaki-u.ac.jp/public/hitoshi-yokoyama/
• [備考] 田村研ホームページ 横山仁 研究業績リスト
  • URL: http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/tamlab/members/yoko_pub.html
• [備考] 東北大学 大学院生命科学研究科 教員紹介ページ 横山仁
  • URL: http://www.lifesci.tohoku.ac.jp/teacher/t_yokoyamaj/