疑似宇宙環境における基本的生命現象の可視化

• 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: 18H04990
• 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: 阪上 朝子 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (90462689)
• 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: 疑似微小重力 / 蛍光プローブ / ライブイメージング / 宇宙放射線 / モバイル顕微鏡 / Fucci / direct visualization

研究実績の概要

擬似微小重力環境および擬似宇宙放射線曝露実験における“direct visualization”を実現するための技術開発を進めた。
A:3Dクリノスタットに設置可能な蛍光顕微鏡システムの開発を２つのアプローチにより進めた。L-eye ZeroG-Palm は蛍光1色取得版について完成させた(蛍光2色版は検証中)。吉田モデルは、シーケンシャル撮影プログラムを構築しフィルター切替を自動化することで蛍光2色+透過像の経時的撮影を達成した。複数の細胞現象の同時可視化が可能となる。今後は小型化を目指し、JAXA小型衛星ミッションなどの参画研究に対して本システムの運用を提案する。
B:疑似微小重力により発現量が大きく変化する遺伝子の抽出を目指し、まずRPE-1細胞を用いて実験を行った。10個の候補遺伝子を抽出しており、今後重力と細胞環境との関連を解析し、宇宙規模での基本的生命現象の理解の一端となるよう貢献をめざす。
C:DNA傷害による細胞周期撹乱を可視化する実験系(Molecular Cell. 2017)を、擬似宇宙放射線曝露実験に適用し、その影響を“direct visualization”する実験を進めた。高橋昭久先生（群馬大学：X線、炭素線）、小林純也先生（京都大学：γ線）、阿部知子先生（理研：炭素線、アルゴン線）と共同研究を行い、データ解析が進行中である。
D:これまでに種々の細胞に様々な因子で細胞恒常性攪乱を誘発し、細胞のふるまいを可視化する実験を行ってきた。その過程で、特異的な条件においてのみ細胞がendoreplicationを選択する場面に多々遭遇し、ストレス応答の一指標と仮定した。抗がん剤処理や放射線障害、疑似微小重力によっても、endoreplicationを起こす条件の探索を行った。並行して次世代シーケンシング解析を行っており、今後新奇ストレスマーカーの抽出を目指す。

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] Space radiation biology for “Living in Space” (2020)
  • 著者名/発表者名: Furukawa S, Nagamatsu A, Nenoi M, Fujimori A, Kakinuma S, Katsube T, Wang B, Tsuruoka C, Shirai T, Nakamura AJ, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Harada H, Kobayashi M, Kobayashi J, Kunieda T, Funayama T, Suzuki M, Miyamoto T, Hidema J, Yoshida Y, Takahashi A.
  • 雑誌名: BioMed Res Int. 巻: 2020 号: 1 ページ: 4703286-4703286
  • DOI: 10.1155/2020/4703286
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Observing heterogeneity in cell society 細胞の個性を理解するための技術開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: Asako Sakaue-Sawano
  • 学会等名: 第10回国際放射線神経生物学会大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 「宇宙での細胞機能を理解するための可視化技術開発」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 阪上ー沢野 朝子
  • 学会等名: 科研費新学術領域研究「宇宙に生きる」一般公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 疑似宇宙環境における基本的生命現象の可視化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阪上―沢野 朝子、宮脇 敦史
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会 第３３回大会
  • 招待講演
• [学会発表] Visualization of Homeostatic Disturbances in Space (2019)
  • 著者名/発表者名: Asako Sakaue-Sawano and Atsushi Miyawaki
  • 学会等名: Resonance Bio International Symposium (RBIS) 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞社会の heterogeneity を可視化する ―細胞周期プローブの多様化― (2018)
  • 著者名/発表者名: 阪上－沢野 朝子
  • 学会等名: Joint Meeting of JSCB 70th & JSDB 51st
• [学会発表] 疑似宇宙環境における基本的生命現象の可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阪上―沢野 朝子1)、永山國昭2)3)、白根純人2)、宮脇 敦史1)
  • 学会等名: 日本宇宙生物科学会
• [学会発表] 細胞社会のheterogeneityを可視化する技術開発―細胞周期プローブFucciの多様化― (2018)
  • 著者名/発表者名: 阪上―沢野 朝子 ・ 宮脇 敦史
  • 学会等名: Spotfire 総会 2018
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞社会のheterogeneityを可視化する技術開発―細胞周期プローブFucciの多様化― (2018)
  • 著者名/発表者名: 阪上―沢野 朝子 ・ 宮脇 敦史
  • 学会等名: スクリーニング学研究会
  • 招待講演
• [備考] Information of Fucci
  • URL: http://cfds.brain.riken.jp/Fucci.html
• [備考] Fucci
  • URL: http://cfds.brain.riken.jp/Fucci.html