時計遺伝子発現の自動定量化技術を用いた体内時計関連疾患発症機構解析システムの開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04022
• 研究機関: 国際医療福祉大学
• 研究代表者: 浜田 俊幸 国際医療福祉大学, 薬学部, 准教授 (20360208)
• 研究分担者: 中村 孝博 明治大学, 農学部, 専任准教授 (00581985) ; サザランド ケネス・リー 北海道大学, 医学研究院, 特任助教 (70643914) ; 尾崎 倫孝 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (80256510)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 時計遺伝子 / in vivo イメージング / 体内時計

研究実績の概要

本研究は、光イメージング技術を利用した完全自由行動下マウスにおける時計遺伝子発現定量をリアルタイムで、全身の各組織を同時に測定するシステムの完成を目指すものである。このシステムは、遺伝子の発現だけではなく種々の行動まで関連づけるアルゴリズムを構築することにより、同一個体で長期にわたって包括的なデータ解析ができる予定である。遺伝子発現解析と疾患（睡眠障害・乳癌・糖尿病）と結びつけるには、さらにより多くの組織での計測と、膵臓・肝臓や組織中の癌などの生体深部の計測が必要になる。また遺伝子発現と睡眠・行動を連動して詳細に解析するためにはリアルタイム計測が必要になる。本年度は以下の２つを行った。1. リアルタイム遺伝子発現追跡定量技術の確立において自由行動マウスの遺伝子発現をリアルタイム解析するプログラムの構築を行い、成果を論文投稿中である。2.自由行動下マウスの生体深部の遺伝子発現変化計測センサー作成を行い　肝臓における時計遺伝子発現リズムを長期間計測するシステムを完成させた。マウスの行動リズムを同時に計測しながら長期間　発光基質であるルシフェリンを安定的に投与し、最適なルシフェリン投与速度を決定することにより生体深部の時計遺伝子発現リズムを計測できた。また肝臓以外にもセンサーの形を変化させ密着できるセンサーを開発し、今後　生体深部の他の部位にも適用していく。行動リズムと相関して生体各組織の時計遺伝子発現リズムが計測できることから　外界の明暗環境を変化させリズムを乱れる環境で　どのように生体深部の時計遺伝子発現リズムが乱れていくか解析できる基盤が確立した。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究は、光イメージング技術を利用した完全自由行動下マウスにおける時計遺伝子発現定量をリアルタイムで、全身の各組織を同時に測定するシステムの完成を目指すものである。特に計測機器類は全て独自に開発したものであり、計測プログラム、解析プログラム、計測機器システムなどゼロから構築してきた。そのためプログラム修正や計測機器の改良などで研究に進行にやや遅れがでた。また計測対象はマウスを用いているためマウスの繁殖などで一時期トラブルが発生したことから研究がやや遅れた。現在は　プログラム修正、計測機器システムの改良も終わり、マウスの数も安定してきたところで　研究進行上　問題なく今後進むものと考える。

今後の研究の推進方策

今後　生体深部の他の部位にも適用していく。行動リズムと相関して生体各組織の時計遺伝子発現リズムが計測できることから　外界の明暗環境を変化させリズムを乱れる環境で　どのように生体深部の時計遺伝子発現リズムが乱れていくか解析を行い、生体リズムが乱れた時に発症すると考えられる乳癌などの疾患発症機などに応用していく。

研究成果

• [雑誌論文] Photo-Activatable Akt Probe: A New Tool to Study the Akt-Dependent Physiopathology of Cancer Cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Haga, Sanae; Ozawa, Takeaki; Morita, Naoki; Asano, Mami; Jin, Shigeki; Yimin; Ozaki, Michitaka.
  • 雑誌名: Oncology Research Featuring Preclinical and Clinical Cancer Therapeutics 巻: 26(3) ページ: 467-472
  • DOI: ISSN: 0965-0407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of Necroptosis in Ligand-Mediated and Hypoxia-Induced Injury of Hepatocytes Using a Novel Optic Probe-Detecting Receptor-Interacting Protein (RIP)1/RIP3 Binding (2018)
  • 著者名/発表者名: Haga, Sanae; Kanno, Akira; Ozawa, Takeaki; Morita, Naoki; Asano, Mami; Ozaki, Michitaka
  • 雑誌名: Oncology Research Featuring Preclinical and Clinical Cancer Therapeutics 巻: 26 ページ: 503-513
  • DOI: ISSN: 0965-0407
  • 査読あり
• [雑誌論文] The central clock controls the daily rhythm of Aqp5 expression in salivary glands (2018)
  • 著者名/発表者名: Uchida H, Nakamura TJ, Takasu NN, Obana-Koshino A, Ono H, Todo T, Sakai T, and Nakamura W
  • 雑誌名: J Physiol Sci 巻: 68 ページ: 377-385
  • DOI: 10.1007/s12576-017-0540-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光技術を用いた臓器・細胞機能評価と制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾崎倫孝、芳賀 早苗、小澤岳昌、森田直樹、浜田俊幸
  • 雑誌名: Organ Biology 巻: 24 ページ: 87-91
  • DOI: org/10.11378/organbio
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semi-Automated Quantification of Finger Joint Space Narrowing Using Tomosynthesis in Patients with Rheumatoid Arthritis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa S, Kamishima T, Sutherland K, Kasahara H, Shimizu Y, Fujimori M, Yasojima N, Ono Y, Kaneda T, Koike T
  • 雑誌名: J Digit Imaging 巻: 3 ページ: 369-375
  • DOI: 10.1007/s10278-017-9949-6.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pre-operative volume rather than area of skeletal muscle is a better predictor for post-operative risks for respiratory complications in living-donor liver transplantation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wada Y, Kamishima T, Shimamura T, Kawamura N, Yamashita K, Sutherland K, Takeda H
  • 雑誌名: Br J Radiol 巻: 1072 ページ: 20160938
  • DOI: 10.1259/bjr.20160938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer-Based Radiographic Quantification of Joint Space Narrowing Progression Using Sequential Hand Radiographs: Validation Study in Rheumatoid Arthritis Patients from Multiple Institutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa S, Kamishima T, Sutherland K, Fukae J, Katayama K, Aoki Y, Okubo T, Okino T, Kaneda T, Takagi S, Tanimura K
  • 雑誌名: J Digit Imaging 巻: 30(5) ページ: 648-656
  • DOI: 10.1007/s10278-017-9970-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cartilage quantification using contrast-enhanced MRI in the wrist of rheumatoid arthritis: cartilage loss is associated with bone marrow edema (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujimori M, Nakamura S, Hasegawa K, Ikeno K, Ichikawa S, Sutherland K, Kamishima T.
  • 雑誌名: Br J Radiol 巻: 90(1077) ページ: 20170167
  • DOI: 10.1259/bjr.20170167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visceral adipose tissue area measurement at a single level: can it represent visceral adipose tissue volume? (2017)
  • 著者名/発表者名: Noumura Y, Kamishima T, Sutherland K, Nishimura H
  • 雑誌名: Br J Radiol 巻: 90(1077) ページ: 20170253
  • DOI: 10.1259/bjr.20170253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type XVII collagen coordinates proliferation in the interfollicular epidermis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mika Watanabe, Ken Natsuga, Wataru Nishie, Yasuaki Kobayashi, Giacomo Donati, Shotaro Suzuki, Yu Fujimura, Tadasuke Tsukiyama, Hideyuki Ujiie, Satoru Shinkuma, Hideki Nakamura, Masamoto Murakami, Michitaka Ozaki, Masaharu Nagayama, Fiona M Watt, and Hiroshi Shimizu
  • 雑誌名: eLife 巻: 6 ページ: e26635
  • DOI: 10.7554/eLife.26635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relevance of FXR-p62/SQSTM1 pathway for survival and protection of mouse hepatocytes and liver, especially with steatosis (2017)
  • 著者名/発表者名: Sanae Haga, Yimin, and Michitaka Ozaki
  • 雑誌名: BMC Gastroenterology 巻: 17(1) ページ: 9
  • DOI: 10.1186/s12876-016-0568-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Age-related circadian disorganization caused by sympathetic dysfunction in peripheral clock regulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Tahara Y, Takatsu Y, Shiraishi T, Kikuchi Y, Yamazaki M, Motohashi H, Muto A, Sasaki H, Haraguchi A, Kuriki D, Nakamura TJ, Shibata S
  • 雑誌名: Npj Aging and Mechanisms of Disease 巻: 3 ページ: 16030
  • DOI: 10.1038/npjamd.2016.30
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自由行動マウスの複数組織における時計遺伝子発現のin vivo追跡定量化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸
  • 雑誌名: 未病と抗老化 巻: 26 ページ: 82
  • DOI: ISSN:1347-667X
• [学会発表] In vivo imaging of clock gene expression in multiple tissues of freely moving mice (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸
  • 学会等名: 第94回日本生理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] iPRECIOをもちいた自由行動マウスの全身遺伝子発現の可視化と定量化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会 ランチョンセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 生体複数部位の遺伝子発現を長期間追跡定量する新規光計測システム (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸
  • 学会等名: 第３回可視化マウス研究会
• [学会発表] Type XVII collagen suppresses interfollicular epidermal proliferation in neonatal and aged skin, and helps rejuvenate epidermis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mika Watanabe, Ken Natsuga, Wataru Nishie, Giacomo Donati, Yu Fujimura, Tadasuke Tsukiyama, Hideyuki Ujiie, Michitaka Ozaki, Fiona M Watt, and Hiroshi Shimizu
  • 学会等名: 47th Annual ESDR Meeting Salzburg
  • 国際学会
• [学会発表] Type XVII collagen regulates proliferation in the interfollicular epidermis (2017)
  • 著者名/発表者名: Mika Watanabe, Ken Natsuga, Yasuaki Kobayashi, Wataru Nishie, Giacomo Donati, Shotaro Suzuki, Yu Fujimura, Tadasuke Tsukiyama, Hideyuki Ujiie, Satoru Shinkuma, Masamoto Murakami, Michitaka Ozaki, Masaharu Nagayama, Fiona. M Watt, Hiroshi Shimizu
  • 学会等名: 日本研究皮膚科学会 第42回年次学術大会・総会
• [学会発表] カスパーゼ3プローブ発現細胞を用いたクラミジア感染宿主細胞内のアポトーシス制御機構の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松尾 淳司、芳賀 早苗、大久保 寅彦、中村 眞二、小澤 岳昌、尾崎 倫孝、山口 博之
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] ビルベリー抽出物の糖尿病性網膜症発症・進行予防効果に関する基礎的研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅野 真未、芳賀 早苗、柴崎 彩、黒澤 和也、荘厳 哲哉、尾崎 倫孝
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] 肝細胞におけるレドックス依存性ネクロプトーシスの動態解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 芳賀 早苗、菅野 憲、小澤 岳昌、森田 直樹、浅野 真未、伊 敏、尾崎 倫孝
  • 学会等名: ConBio2017
• [学会発表] マウス脂肪化肝細胞・脂肪肝に対するビルベリーの抑制効果の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 芳賀 早苗、荘厳 哲哉、伊 敏、森田 直樹、浅野 真未、尾崎 倫孝
  • 学会等名: 第38回日本肥満学会
• [学会発表] 肝核内受容体FXRはp62/SQSTM1およびSHPを経由して、それぞれ抗酸化・細胞保護効果、脂肪化抑制効果を示す (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 倫孝、芳賀 早苗、伊 敏
  • 学会等名: 第2４回肝細胞研究会
• [学会発表] 脂肪化肝細胞・脂肪肝に対するビルベリーの効果とその機序の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 芳賀 早苗、荘厳 哲哉、伊 敏、森田 直樹、浅野 真未、尾崎 倫孝
  • 学会等名: 第2４回肝細胞研究会
• [学会発表] Circadian Disruption on the Female Reproductive System (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村孝博
  • 学会等名: 第44回日本毒性学会学術年会
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of the isolation of suprachiasmatic nucleus on circadian system (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村孝博
  • 学会等名: 第95回日本生理学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of the isolation of suprachasmatic nucleus on circadian wheel running activity (2017)
  • 著者名/発表者名: Shuto Mizuta, Wataru Nakamura, Takahiro J. Nakamura
  • 学会等名: 15th Congress of the European Biological Rhythms Society
• [学会発表] 加齢による生体リズムと皮膚機能への影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 織田はるか、横山葉子、立川直之、中村孝博、渡辺光博
  • 学会等名: 第17回日本抗加齢医学会総会
• [学会発表] Aging in Circadian Rhythms and Reproductive Functions (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村渉、高須奈々、中村孝博
  • 学会等名: 第24回日本時間生物学会学術大会
• [学会発表] Molecular basis of lipid metabolism control by circadian clock (2017)
  • 著者名/発表者名: 森田里美、後藤芳邦、吉種光、浅野吉政、深田吉孝、八木田和弘、中村孝博
  • 学会等名: 第24回日本時間生物学会学術大会
• [備考] Hamada Lab. 国際医療福祉大学 薬学部 年齢軸生命機能解析学分野
  • URL: https://hamada-lab.amebaownd.com/