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2017 年度 実施状況報告書

無重力環境下における歯と骨の代謝機構解明に向けたモデル動物としてのメダカ活用戦略

研究課題

研究課題/領域番号 16K15778
研究機関昭和大学

研究代表者

茶谷 昌宏  昭和大学, 歯学部, 助教 (80628628)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードmedaka / gravity / bone / osteoclast / osteoblast / glucocorticoid
研究実績の概要

1.「微小重力環境に対して早期に応答する遺伝子発現」我々のグループは2014年において、破骨細胞と骨芽細胞が蛍光タンパク質で標識されたメダカ(TRAP promtoer-GFP/osterix promoter-DsRed)を国際宇宙ステーションの「きぼう」日本実験棟で飼育し、8日間連続で顕微鏡を用いて観察することで両細胞の蛍光シグナルが無重力下で急速に活性化されていることを明らかにした(当代表研究者、工藤明教授)。無重力に応答する遺伝子を網羅的に解析した結果、骨関連遺伝子の他に5つの遺伝子、c-fos, jun-B-like, pai-1, ddit4, tsc22d3が発現上昇することを見出した。
2.「骨代謝におけるグルココルチコイド(GC)の機能解析」重力変化に応答する骨代謝研究にメダカをモデル動物の1つとして用いるため、メダカの破骨細胞の性質を調べる実験を行っている。破骨細胞に関連した遺伝子を欠損した複数のノックアウトメダカを解析し、哺乳類と同様の仕組みがあること、全身レベルでの破骨細胞分化様式を見出しており、さらなる発展が期待される。
3.「遠心による加重力実験」 地上の重力の5倍に相当する5G環境下でメダカを長期飼育し骨組織を詳細に調べた。その結果、ソフトX線解析から背骨が浮袋を境に湾曲し、μCT解析から頭部の三半規管である耳石形成に異常が生じていることが明らかになった。咽頭歯骨におけるTRAP promtoer-GFPのシグナルが変化したことから加重力環境下で骨吸収に異常をきたすことが予想された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

破骨細胞を生きた状態で検出することができる遺伝子改変メダカを基盤として実験に応用することで、宇宙生命科学、薬の投与、重力影響に関した研究が推進できている。新たな遺伝子改変動物の作製に成功しているため、その表現型を詳細に解析していく予定である。

今後の研究の推進方策

破骨細胞が可視化されるトランスジェニックメダカや遺伝子変異メダカを基盤として、これまでに見い出されてきた生命現象のメカニズムを明らかにする。具体的には、グルココルチコイドに関連した遺伝子改変メダカの解析、加重力環境下に適応したメダカの解析を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

遺伝子欠損動物の作製を行ったが、想定した遺伝子の欠損を得るのに時間がかかった。目標とする遺伝子欠損動物を得られたため、この動物を詳細に解析していく予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Anti-mouse RANKL Antibodies Inhibit Alveolar Bone Destruction in Periodontitis Model Mice2018

    • 著者名/発表者名
      Kuritani Miku、Sakai Nobuhiro、Karakawa Akiko、Isawa Motoki、Chatani Masahiro、Negishi-Koga Takako、Funatsu Takahiro、Takami Masamichi
    • 雑誌名

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 41 ページ: 637~643

    • DOI

      10.1248/bpb.b18-00026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 特集 宇宙の極限環境から生命体の可塑性をさぐる Ⅰ.重力変動の生理機能への影響 重力に応答する骨組織─宇宙開発にみる生命科学研究2018

    • 著者名/発表者名
      茶谷 昌宏
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 69 ページ: 110~117

    • DOI

      https://doi.org/10.11477/mf.2425200770

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 宇宙環境における骨研究ーメダカ実験の意義とは2017

    • 著者名/発表者名
      茶谷昌宏
    • 雑誌名

      腎と骨代謝

      巻: 30 ページ: 185-194

  • [雑誌論文] 遺伝子改変メダカからみえる骨代謝2017

    • 著者名/発表者名
      茶谷昌宏
    • 雑誌名

      骨粗鬆症治療

      巻: 16 ページ: 56-65

  • [学会発表] メダカ骨芽細胞/破骨細胞の微小重力環境に対する初期応答2018

    • 著者名/発表者名
      茶谷 昌宏
    • 学会等名
      臨床骨ネットワーク研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 硬組織の恒常性維持における重力の生物学的作用 -メダカの微小重力実験と加重力実験-2017

    • 著者名/発表者名
      茶谷 昌宏
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] メダカの骨研究 -宇宙の先に見えるもの-2017

    • 著者名/発表者名
      茶谷 昌宏
    • 学会等名
      第8回スクリーニング学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 歯と骨の恒常性に及ぼす重力の生物学的作用-メダカを用いた加重力実験-2017

    • 著者名/発表者名
      三橋 あい子、茶谷 昌宏、畔津 佑季、坂井 信裕、工藤 明、高見 正道
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第31回大会
  • [学会発表] 遺伝子改変メダカに見る骨代謝制御機構2017

    • 著者名/発表者名
      茶谷 昌宏、工藤 明、高見 正道
    • 学会等名
      第59回歯科基礎医学会学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Acute transcriptional control specific to osteoblasts/osteoclasts in medaka fish immediately after exposure to microgravity2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Chatani
    • 学会等名
      International Symposium on Living in Space 2017
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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