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腸の蠕動運動に潜む時計機能の成立メカニズム

公募研究

研究領域脳構築における発生時計と場の連携
研究課題/領域番号 19H04775
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 生物系
研究機関京都大学

研究代表者

高橋 淑子  京都大学, 理学研究科, 教授 (10183857)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード腸 / 蠕動運動 / 振動波 / トリ胚 / 波 / Ca / 細胞内カルシウムイオン濃度
研究開始時の研究の概要

腸神経系は「第2の脳」とも呼ばれ、複雑なネットワークを形成して多岐に渡る腸機能を制御する。中でも蠕動(ぜんどう)運動との関わりは深いと考えられている。蠕動運動とは、局所的に起こる腸の収縮が、その後「収縮の振動波」となって前後に伝播する現象であり、まさに「時計機能」を有した高次生体システムである。本研究では、蠕動運動の時計機能とその成立機構を明らかにすべく、特に蠕動運動の発信源(起点)の成立と収縮波の伝播に注目する。蠕動運動時にみられるCaシグナルの可視化や、蠕動・収縮運動を呈するオーガノイドを新たな解析系として用いることによって、起点形成や収縮伝播を制御する細胞相互作用の分子実体にせまる。

研究実績の概要

腸の蠕動運動は、胃から送られてきた内容物の消化吸収に欠かせない生命機能であり、そこでは「第2の脳」とも呼ばれる腸神経系の関わりも知られている。蠕動運動とは局所的な収縮が一定のリズムで起こり、かつその収縮が腸軸に沿って進行波として伝播するなど、まさに「時計機能」を有した高次生体システムである。しかしその時計を支える細胞機能の実体については、腸神経機能も含め未解明の部分が多い。本研究では、蠕動運動の時計機能とその成立機構を明らかにすべく、特に蠕動運動の発信源(起点)の成立と収縮波の伝播パターンに注目して、そのしくみを理解することを目的とした。
成果としては、ニワトリ胚の腸をモデルとして、蠕動運動にみられる振動進行波の起点マップを作成した。結果、振動の起点は個体間でほぼ一致しており、このことから発生中の腸における蠕動運動は遺伝プログラムによって制御されている可能性が示唆された。胚性の腸は摂餌による内容物の影響を除外できるため、細胞が本来有する蠕動運動機能を詳細に解析できる良いモデルであり、これらの起点マップの意義は高いと期待される。事実、我々が作製した起点マップをもとにして、「本来起点ではない」領域にオプトジェネティクス法により異所的な蠕動運動を惹起させるという新たな方法論の開発を進めることができた。さらにGCaPM遺伝子を用いて腸の中胚葉性細胞内のCa2+濃度変化を可視化する技術にも着手した。本研究をとおして、蠕動運動の確立機構研究に新たな道筋を示すことができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 11件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Distribution Map of Peristaltic Waves in the Chicken Embryonic Gut Reveals Importance of Enteric Nervous System and Inter-Region Cross Talks Along the Gut Axis2022

    • 著者名/発表者名
      Shikaya Yuuki、Takase Yuta、Tadokoro Ryosuke、Nakamura Ryo、Inaba Masafumi、Takahashi Yoshiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 10 ページ: 827079-827079

    • DOI

      10.3389/fcell.2022.827079

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell Lineage, Self-Renewal, and Epithelial-to-Mesenchymal Transition during Secondary Neurulation2021

    • 著者名/発表者名
      Kawachi Teruaki、Tadokoro Ryosuke、Takahashi Yoshiko
    • 雑誌名

      Journal of Korean Neurosurgical Society

      巻: 64 号: 3 ページ: 367-373

    • DOI

      10.3340/jkns.2021.0054

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dysfunction of the proteoglycan Tsukushi causes hydrocephalus through altered neurogenesis in the subventricular zone in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Naofumi、(24/28)
    • 雑誌名

      Science Translational Medicine

      巻: 13 号: 587 ページ: 7896-7896

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.aay7896

    • 関連する報告書
      2019 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] Neural-fated self-renewing cells regulated by Sox2 during secondary neurulation in chicken tail bud.2020

    • 著者名/発表者名
      Kawachi T, Shimokita E, Kudo R, Tadokoro R, Takahashi Y.
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 461 号: 2 ページ: 160-171

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2020.02.007

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Guidelines and definitions for research on epithelial?mesenchymal transition2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Jing、Sheng Guojun, et al.
    • 雑誌名

      Nature Reviews Molecular Cell Biology

      巻: 21 号: 6 ページ: 341-352

    • DOI

      10.1038/s41580-020-0237-9

    • 関連する報告書
      2019 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] Blood flow-mediated gene transfer and siRNA-knockdown in the developing vasculature in a spatio-temporally controlled manner in chicken embryos2019

    • 著者名/発表者名
      Takase Yuta、Takahashi Yoshiko
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 456 号: 1 ページ: 8-16

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2019.08.001

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Enteric nervous system is required for suppressing unnecessary waves in embryonic gut peristalsis2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      “Mini-symposium on neural crest and neural crest-derived pathologies” Lund University, Sweden
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 腸の蠕動運動に潜む時計機能の成立メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      高橋淑子
    • 学会等名
      新学術領域研究「脳構築における発生時計と場の連携」第6回ハイブリット班会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸の蠕過程にお動運動の成り立ち Establishment of gut peristalsis during development2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Stemness and lineage dynamics of cells participating in secondary neurulation.2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      Neuro surgery Update 2021, Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 「生体感覚システム:神経系を介した理解と制御技術の創出」2020

    • 著者名/発表者名
      高橋淑子
    • 学会等名
      国立研究開発法人科学技術振興機構 JST CRDS 科学技術未来戦略ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Contribution of mono-fated neural progenitors to secondary neurulation during axis elongation2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      Neuromesodermal progenitors in development, evolution and regeneration, 2020, Lisbon, Portugal
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cellular basis for gut peristalsis2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      Taiwanese Society of Developmental Biology Retreat, 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamisc of the pacemaker cells, interstitial cells of Cahal, in gut peristalsis2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      The 72nd Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extravasation of primordial germ cells in avian embryos is enabled by dynamic plasticity revealed by high-resolution confocal microscopy.2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      53rd JSDB/APDBN Meeting, Kumamoto
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extravasation of primordial germ cells in avian embryos is enabled by dynamic plasticity revealed by high-resolution confocal microscopy.2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      53rd JSDB/APDBN Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cellular dynamics regulated by blood flow during vascular remodeling.2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshiko
    • 学会等名
      9th EMT International Association meeting (TEMTIA-IX)、Kumamoto University
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 私の科学者ライフ2021

    • 著者名/発表者名
      女性科学者に明るい未来をの会
    • 総ページ数
      288
    • 出版者
      日本評論社
    • ISBN
      4535789304
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [図書] 恩師を語る 日本の発生生物学を愛し、育てた名物教授「岡田節人」2020

    • 著者名/発表者名
      「紅萌」2020年秋号
    • 出版者
      京都大学広報誌
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 動物発生学  高橋グループ ーDevelopmental Biologyー

    • URL

      http://www2.zool.kyoto-u.ac.jp/develop/takahashi.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 動物発生学 高橋グループ ーDevelopmental Biologyー

    • URL

      http://www2.zool.kyoto-u.ac.jp/develop/takahashi.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-12-28  

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