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発生時計シンギュラリティ現象の解明

公募研究

研究領域シンギュラリティ生物学
研究課題/領域番号 21H00427
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
研究機関大阪大学

研究代表者

荻沼 政之  大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (50825966)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードシンギュラリティ / 発生時計 / ゼブラフィッシュ / ターコイズキリフィッシュ / 休眠 / 時計 / 発生 / 発生速度 / エネルギー代謝
研究開始時の研究の概要

動物の体は、胚発生時に各々の組織で細胞が正確なタイミングで分裂、分化、移動することにより形成される。胚発生の速度は温度、酸素濃度などの外部環境の影響を受けるが、例え環境変化によって胚発生速度が変動しても、各組織の発生スピードが乱れることなく、足並みを揃えて発生・成長を行い正常な個体が形成される。このように動物胚の内部には胚発生の進行度を正確に測る時計機構が存在し、その時間情報を指標に発生速度をコントロールしていると考えられるがその分子実態は不明のままである。本研究は、胚の発生時計を統御するシンギュラリティ現象に注目することにより、胚の正確な発生速度制御を可能にする機構を解明する。

研究実績の概要

本年度は発生時計の司令塔(発生時計シンギュラリティ細胞)となる細胞の同定に成功した。発生速度を制御する分泌因子であるビタミンD合成に必要な酵素であるCYP2r1, CYP27B1また分解に必要な酵素をCYP24A1の発現を詳しくIn situ hybridization法にて調べた結果、これらの酵素は全て胚体内の細胞ではなく胚体外で徘徊する少数の細胞で発現することを発見した。さらにこのような細胞は胚内ビタミンD濃度に依存して、ビタミンD量を調節制御する働きがあることが分かった。つまり、このような胚体外徘徊細胞が発生時計シンギュラリティ細胞として働き、必要に応じて胚の時計を調節する役割があることが分かってきた。
また一方で、AMATERAS(アマテラス)を用いた胚の集団解析も開始した。AMATERAS(アマテラス)を用いいることでキリフィッシュ胚の集団(50個ほど)で細胞レベルで観察できることが分かってきた。この方法を用いいることにより、発生時計シンギュラリティ細胞の働きを集団間で同時に観察できることが可能になり、個々の個体における発生時計の違いを解析できる可能性がある。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Rapid reverse genetics systems for Nothobranchius furzeri, a suitable model organism to study vertebrate aging2022

    • 著者名/発表者名
      Oginuma Masayuki、Nishida Moana、Ohmura-Adachi Tomomi、Abe Kota、Ogamino Shohei、Mogi Chihiro、Matsui Hideaki、Ishitani Tohru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 11628-11628

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15972-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超速成長・超速老化魚ターコイズキリフィッシュの遺伝子機能高速解析法2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之, 阿部耕太, 足立朋美 , 石谷太
    • 雑誌名

      実験医学、クローズアップ実験法

      巻: 40 ページ: 3143-3150

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脊椎動物胚におけるエネルギー代謝経路と発生シグナルの統合制御:Childモデルの再発見2022

    • 著者名/発表者名
      OGINUMA Masayuki
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 62 号: 1 ページ: 36-38

    • DOI

      10.2142/biophys.62.36

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 遺伝子操作可能な新規モデル生物ターコイズキリフィッシュにおける低pHによる発生休眠制御2023

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      日本生理学会 第100回記念大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Programed activation of Autophagy preserves body structure for a long-term diapause period2022

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Oginuma
    • 学会等名
      RIKEN BDR Symposium 2023 Transitions in Biological Systems
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Programed Cellular Acidification (PCA) might be the novel biological process that suspend cellular activity in the multicellular organisms2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会年会、ワークショップ:個体レベルの生命科学の創発
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プログラムされた細胞内酸性化(Programmed Cell Acidification): 多細胞生物の細胞を保存、維持する新規生命現象?2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之 、西田萌那 、石谷太
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会年会、ワークショップ「生物の時間を知る・止める・操る」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命の設計図に記載されたpHの変動とその意義2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      量子生命科学先端フォーラム 2022冬の研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体内局所のpH 変化が作り出す生物応答2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      学術変革領域B:pH応答生物学の創成公開シンポジウム「pH/CO2が支える地球上の生命」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Programed activation of Autophagy preserves body structure for a long-term diapause period2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之、西田萌那 、石谷太
    • 学会等名
      The 10th International Symposium on Autophagy
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Programed activation of Autophagy preserves body structure for a long-term diapause period2022

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Oginuma, Nishida Moana, Torhu Ishitani
    • 学会等名
      第28回 小型魚類研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パラメトリックな物理化学反応によって起動する休眠機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      蛋白研セミナー:量子計測技術による細胞生物物理学の進展と生命のパラメトリク生理機能の解明への展開
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Programed Cellular Acidification (PCA) might be the novel biological process that suspend cellular activity in the multicellular organisms2022

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Oginuma, Moana Nishida, Touhru Ishitani
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of JSDB
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] プログラムされた細胞内酸性化(Programmed Cell Acidification)2022

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      第4回冬眠休眠研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ~代謝の視点から生物が造られる神秘に迫る~ 胚発生におけるエネルギー代謝経路の役割は 単純なエネルギー産生だけでない2021

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      第61回 生命科学夏の学校
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2021

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之, 西田萌那, 石谷太
    • 学会等名
      第 94 回日本生化学会大会、シンポジウム、人生100年時代の「老い」を考える
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2021

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之
    • 学会等名
      モデル生物代謝研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] プログラムされた細胞内酸性化(Programmed Cell Acidification)2021

    • 著者名/発表者名
      荻沼政之 、西田萌那 、石谷太
    • 学会等名
      生理研研究会 極限環境適応 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生命活動休止システム「休眠」の分子基盤と意義の解明2021

    • 著者名/発表者名
      荻沼 政之、西田萌那、小神野 翔平、阿部 耕太、茂木 千尋、Devatiarov Ruslan、 …
    • 学会等名
      第44回 日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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