宇宙環境によるリンパ組織擾乱の分子機構解明

• 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: 18H04989
• 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
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 秋山 泰身 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50327665)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
• キーワード: 宇宙 / 胸腺 / T細胞 / 無重力 / 遺伝子発現 / リンパ組織 / ストレス / 宇宙環境 / 放射線 / 脾臓 / 宇宙生命科学 / 免疫

研究実績の概要

宇宙環境は、ヒトの免疫系に影響を与えることが知られている。これまでの宇宙飛行士の血液サンプルから様々な知見が得られてきた。一方、免疫系に重要なリンパ組織への影響は、ヒトで調べることが難しい。本年度は、マウスを用い、宇宙環境ストレスがリンパ組織胸腺に与える影響を調べた。
国際宇宙ステーションで35日間滞在したマウスを地上で回収した胸腺を調べた。宇宙滞在により胸腺は有意に萎縮するが、宇宙滞在中に人工的な1Gを負荷すると、その萎縮は有意に軽減された。胸腺で発現変動する遺伝子をRNA-seq法で調べたところ、細胞増殖を制御する遺伝子群が宇宙滞在により有意に減少し、その減少は1G負荷により軽減された。以上の結果から、宇宙滞在は胸腺細胞の増殖を抑制することで、胸腺萎縮をもたらすこと、宇宙滞在による細胞増殖抑制は、人工的に1Gを負荷することで有意に軽減されると結論した
宇宙環境の特徴の一つが高エネルギー放射線である。放射線は、骨髄や胸腺など1次リンパ組織に一過性の損傷を与える。胸腺の損傷は、徐々に回復するが、その回復過程は複雑であり、細胞、分子レベルでの解明が進んでいない。そこで、胸腺が放射線照射による損傷から回復する過程の実験データを、細胞を変数とした数理モデルにより記述した。数理モデルの解析から、胸腺損傷からの回復時に、通常は増殖能が低い未熟T細胞が一過性に増殖することが判明した。
以上の研究により、宇宙環境が免疫組織に与える影響の一部を分子および細胞レベルで明らかにできた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Down-regulation of GATA1-dependent erythrocyte-related genes in the spleens of mice exposed to a space travel (2019)
  • 著者名/発表者名: Horie Kenta、Sasanuma Hiroki、Kudo Takashi、Fujita Shin-ichiro、Miyauchi Maki、Miyao Takahisa、Seki Takao、Akiyama Nobuko、Takakura Yuki、Shimbo Miki、Jeon Hyojung、Shirakawa Masaki、Shiba Dai、Yoshida Nobuaki、Muratani Masafumi、Takahashi Satoru、Akiyama Taishin
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 444-444
  • DOI: 10.1038/s41598-019-44067-9
  • NAID: 120007133360
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] TRAF6 maintains mammary stem cells and promotes pregnancy-induced mammary epithelial cell expansion (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Mizuki、Abe Chiho、Wakinaga Sakura、Sakane Kota、Yumiketa Yo、Taguchi Yuu、Matsumura Takayuki、Ishikawa Kosuke、Fujimoto Jiro、Semba Kentaro、Miyauchi Maki、Akiyama Taishin、Inoue Jun-ichiro
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 号: 1 ページ: 292-292
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0547-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of spaceflight on the murine thymus and mitigation by exposure to artificial gravity during spaceflight (2019)
  • 著者名/発表者名: Horie Kenta、Kato Tamotsu、Kudo Takashi、Sasanuma Hiroki、Miyauchi Maki、Akiyama Nobuko、Miyao Takahisa、Seki Takao、Ishikawa Tatsuya、Takakura Yuki、Shirakawa Masaki、Shiba Dai、Hamada Michito、Jeon Hyojung、Yoshida Nobuaki、Inoue Jun-ichiro、Muratani Masafumi、Takahashi Satoru、Ohno Hiroshi、Akiyama Taishin
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 19866-19866
  • DOI: 10.1038/s41598-019-56432-9
  • NAID: 120007132915
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative analysis reveals reciprocal regulations underlying recovery dynamics of thymocytes and thymic environment in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Kazumasa B.、Tateishi Ryosuke、Miyao Takahisa、Takakura Yuki、Akiyama Nobuko、Yokota Ryo、Akiyama Taishin、Kobayashi Tetsuya J.
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 2 号: 1 ページ: 444-444
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0688-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 胸腺抗原提示細胞の成熟におけるTNFレセプターファミリーの役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 関 崇生、堀江 健太、秋山 伸子、秋山 泰身
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 71 ページ: 8-8
• [雑誌論文] 胸腺髄質におけるT細胞の選択と抗原提示細胞" (2019)
  • 著者名/発表者名: 秋山 泰身、堀江 健太、関 崇生、宮尾 貴久、宮内 真紀、秋山 伸子
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 71 ページ: 7-7
  • NAID: 40021866206
• [雑誌論文] Long-term hindlimb unloading causes a preferential reduction of medullary thymic epithelial cells expressing autoimmune regulator (Aire) (2018)
  • 著者名/発表者名: Horie Kenta、Kudo Takashi、Yoshinaga Riko、Akiyama Nobuko、Sasanuma Hiroki、Kobayashi Tetsuya J.、Shimbo Miki、Jeon Hyojung、Miyao Takahisa、Miyauchi Maki、Shirakawa Masaki、Shiba Dai、Yoshida Nobuaki、Muratani Masafumi、Takahashi Satoru、Akiyama Taishin
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 501 号: 3 ページ: 745-750
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.05.060
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of intestinal M cells and follicle-associated epithelium is regulated by TRAF6-mediated NF-κB signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanaya T, Sakakibara S, Jinnohara T, Hachisuka M, Tachibana N, Hidano S, Kobayashi T, Kimura S, Iwanaga T, Nakagawa T, Katsuno T, Kato N, Akiyama T, Sato T, Williams IR, Ohno H.
  • 雑誌名: J Exp Med. 巻: 5;215(2) 号: 2 ページ: 501-519
  • DOI: 10.1084/jem.20160659
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Impacts of space flight and its ground models on the thymus (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀江 健太
  • 学会等名: 第47回日本免疫学会学術集会
• [備考] リンパ組織修復の定量的モデリング
  • URL: https://www.riken.jp/press/2019/20191219_1/index.html
• [備考] 宇宙滞在による免疫機能低下の機構を解明
  • URL: https://www.riken.jp/press/2019/20191227_3/index.html