| 研究課題/領域番号 |
19K06224
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| 研究機関 | 北里大学 |
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研究代表者 |
水澤 寛太 北里大学, 海洋生命科学部, 准教授 (70458743)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ゼブラフィッシュ / ニシキゴイ / 体色 / メラニン凝集ホルモン / 紫外線 / 光 / 波長 / ゲノム編集 |
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| 研究実績の概要 |
本研究はゼブラフィッシュにおける光による体色変化のメカニズムを明らかにするとともに、この現象を応用して我が国の重要な観賞魚であるニシキゴイの新しい色揚げ技術の確立を目指すことを目的として3つの課題に取り組んでいる。
課題1．光照射によるゼブラフィッシュ仔魚の黒色素胞増減現象におけるメラニン凝集ホルモンMCHと黒色素胞刺激ホルモンMSHの役割を解明する。今年度はゼブラフィッシュの皮膚に発現するMCH受容体（MCHR）とMSH受容体（MCR）の遺伝子を逆転写PCR法によって同定した。その結果、仔魚においてMCHR2とMC1R、MC4R、MC5aR、MC5bRが、成魚ではこれらに加えてMCHR1aとMC2Rが発現することが明らかとなった。現在、ゲノム編集によるMCHR2のノックアウト魚作成に取り組んでいる。
課題2．光照射がゼブラフィッシュ成魚の体色に及ぼす影響を解明する。紫色光（波長400 nm）と緑色光（525 nm）はゼブラフィッシュ仔魚の体色をそれぞれ暗化または明化するがこれらの光をゼブラフィッシュ成魚に照射した結果、体色とMCHの脳内発現量は変化しなかった。成魚において400 nm以上の波長範囲におけるスペクトルの違いが体色に影響しないことが示唆された。
課題3．400 nm以上の波長をほぼすべて含むLED光（400－700nm光）をニシキゴイに照射した結果、大正三色ニシキゴイの黒い模様の色調と紅白ニシキゴイの赤い模様の色調には変化しなかった。またMCHの脳内発現量にも変化は認められなかった。課題2と課題3の結果から、ゼブラフィッシュとニシキゴイの成魚では400 nm以上の波長範囲におけるスペクトルの違いは体色変化をもたらさないことが示唆された。そこで次年度以降では計画を一部変更し、波長400 nm以下の紫外線が体色ならびに色素胞に及ぼす効果を検証することとした。
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| 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
課題１ではゼブラフィッシュの仔魚と成魚の皮膚に発現するMCH受容体とMSH受容体を同定することを得た。MSH受容体は予想より多くのサブタイプが発現していることが判明したため、遺伝子編集によるこれらのノックアウト魚を作成することは現実的ではないと考え、次年度以降はMCH受容体ノックアウト魚の作成に注力することとした。
課題２では、ゼブラフィッシュ成魚では仔魚における反応とは全く異なり、400 nm光と525 nm光は体色にもMCH発現にも影響しないことが示唆された。次年度以降は波長400 nm以下の紫外線が体色とMCH発現に及ぼす影響を検証することとした。
課題３では、ニシキゴイにおいて波長400 nm以上の光の照射が体色とMCH発現に影響しないことが示さされた。次年度以降は波長400 nm以下の紫外線が体色とMCH発現に及ぼす影響を検証することとした。
課題１は一部計画を修正したものの当初予定通りに進行している。課題２と課題３によってゼブラフィッシュ仔魚において効果のあったスペクトル光が、ゼブラフィッシュ成魚やニシキゴイにおいて同様の効果を発揮しないことが示された。そのため色素胞レベルの分析を進めるには至っていないが、今後の実験の方向性を定めることができた。したがって本研究はおおむね順調に進行していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
課題１ではCRISPR/CAS9を用いたゼブラフィッシュのMCHR2遺伝子ノックアウト魚作成に取り組む。COVID-19の影響により実験は中断しているが、実験魚は維持しており、いつでも再開できる。当面はF0魚の作出と養成、F1仔魚のジェノタイピングを行う。安定的にF1仔魚を産生できるようになった段階で、400 nm光と525 nm光を照射し、体色変化を分析し、MCHR欠損の効果を明らかにする。さらにこの魚を用いて交感神経作用阻害の効果の検証実験を展開する。
課題2と課題3では上述の400－700nmと紫外線を組み合わせた照射実験を行い、ゼブラフィッシュとニシキゴイの成魚において体色に紫外線が及ぼす効果を検証する。これまでのところ、波長400 nm以上の光の照射によって体色が変化するという結果は得られていない。一方、ニシキゴイでは太陽光に代えて蛍光灯を照射した結果、体色が薄くなるという結果を得ていることから、太陽光中の紫外線が体色の鮮やかさに何らかの効果を持つことが期待される。
以上の計画ではゲノム編集魚の養成と水産試験場の協力による飼育実験が不可欠である。COVID-19の影響により実験は中断しているが、すぐにも再開できるよう準備している。
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