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小型魚類を用いた宇宙環境が脳機能・脳構造に与える影響の研究

公募研究

研究領域宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解
研究課題/領域番号 16H01651
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

川上 浩一  国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 教授 (70195048)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード遺伝学 / ゲノム / 遺伝子 / 神経科学 / 発生・分化 / ゼブラフィッシュ / 遺伝子トラップ / 脳・神経 / 生理活性 / 微小重力環境 / 遺伝子発現 / 脳機能
研究実績の概要

(1)ゼブラフィッシュを用いて、トランスポゾンを用いた遺伝子トラップ法・エンハンサートラップ法を実施し、細胞・組織・器官特異的に改変型酵母転写因子Gal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを作製した。それを利用して、計画研究瀬原班と共同で、宇宙滞在によって浮き袋で発現量が亢進する遺伝子の発現をGFPにより可視化することに成功した。
(2)宇宙滞在により影響を受ける可能性がある脳領域の解析を行った。(i) 哺乳動物の扁桃体は情動や情動が関わる記憶・学習に重要な働きをしている。我々はゼブラフィッシュ終脳の特定の神経細胞でGal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを作製し、そのGal4FF発現神経細胞の機能を神経毒素遺伝子の発現により阻害した。その結果、そのGal4FF発現神経細胞が恐怖条件付け学習に必須であること(扁桃体に相当する機能を担っていること)を明らかにした(Lal et al. BMC Biol 2018)。(ii) 脳血管近傍に存在する新規細胞群を同定した。それらが血液脳関門形成に関わっている可能性を示した(Galanternik et al. eLife 2017)。(iii)視床下部はホメオスタシス、睡眠、食欲のコントロールに重要な働きをしている。トランスジェニックフィッシュとカルシウムイメージングを利用して、エサなどの視覚刺激が食欲中枢である視床下部下葉を活性化する神経回路を明らかにした(Muto et al. Nat Comm 2017)。
(3)計画研究瀬原班と共同で、宇宙滞在2日目、5週目のゼブラフィッシュの脳の解剖を行い、RNA-seq解析を行った。遺伝子プロファイリング解析の結果、TRPN1遺伝子を含め宇宙滞在によって発現が増減する遺伝子を複数同定することに成功した。現在それらの機能について解析を進めている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 9件、 招待講演 10件)

  • [国際共同研究] National Institute of Health(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Norwegian Univ of Science and Technology(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Institut du Cerveau(France)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Identification of a neuronal population in the telencephalon essential for fear conditioning in zebrafish.2018

    • 著者名/発表者名
      Lal P, Tanabe H, Suster ML, Ailani D, Kotani Y, Muto A, Itoh M, Iwasaki M, Wada H, Yaksi E, Kawakami K.
    • 雑誌名

      BMC Biol.

      巻: 16 号: 1 ページ: 45-45

    • DOI

      10.1186/s12915-018-0502-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A novel perivascular cell population in the zebrafish brain2017

    • 著者名/発表者名
      Galanternik, M.V., Castranova, D., Gore, A.V., Blewett, N.H., Jung, H.M., Stratton, A.N., Kirby, M.R., Iben, J., Miller, M.F., Kawakami, K., Maraia, R.J., and Weinstein, B.M.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 6

    • DOI

      10.7554/elife.24369

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Activation of the hypothalamic feeding centre upon visual prey detection2017

    • 著者名/発表者名
      Muto, A., Lal, P., Ailani, D., Abe, G., Itoh, M., and Kawakami, K.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 15029-15029

    • DOI

      10.1038/ncomms15029

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization of a Neurotoxin to Investigate the Contribution of Excitatory Interneurons to Speed Modulation In Vivo2016

    • 著者名/発表者名
      Jenna R. Sternberg, Kristen E. Severi, Kevin Fidelin, Johanna Gomez, Hideshi Ihara, Yara Alcheikh, Jeffrey M. Hubbard, Koichi Kawakami, Maximiliano Suster, Claire Wyatt
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 17 号: 17 ページ: 2319-2328

    • DOI

      10.1016/j.cub.2016.06.037

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] The amygdalar and hippocampal functions in zebrafish2018

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      The 5th European Zebrafish PI Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The neuronal circuitry for prey capture in zebrafish: from visual stimuli to the hypothalamic feeding center2017

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      The 10th Zebrafish Disease Models Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancer trapping and calcium imaging reveal functional neuronal circuitries essential for fish behaviors2017

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      2nd Malaysia Zebrafish Disease Model Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancer trapping and calcium imaging reveal a functional neuronal circuit essential for the prey capture behavior: from visual stimuli to the hypothalamic feeding center2017

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      The 5th Zebrafish Research Conference of China
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The amygdalar and hippocampal functions in zebrafish The 2017 workshop on Zebrafish2017

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      Neural Circuits and Behavior
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The zebrafish amygdala and hippocampus2016

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      The 4th Imaging Structure and Function in the Zebrafish Brain Conference
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The zebrafish amygdala and hippocampus2016

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      The 9th Zebrafish Disease Models Conference
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-10-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The zebrafish amygdala and hippocampus2016

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      7th Asia Oceania Zebrafish Meeting
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-10-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ゼブラフィッシュの扁桃体、海馬に相当する機能的神経回路の遺伝学的解析2016

    • 著者名/発表者名
      川上浩一
    • 学会等名
      日本進化学会 第18回東京大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-08-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The study of hippocampal functions in zebrafish2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Tanabe, Pradeep Lal, Akira Muto, Koichi Kawakami
    • 学会等名
      第22回小型魚類研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2016-08-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Activation of the hypothalamic feeding centre upon visual prey detection2016

    • 著者名/発表者名
      Akira Muto, Koichi Kawakami
    • 学会等名
      The 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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