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2020 年度 実施状況報告書

細胞の集団的振る舞いに着目した奇形・形態異常の惹起メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 19K22433
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

別所 康全  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード形態異常 / 奇形 / 体節 / 脊椎骨 / 遺伝子発現
研究実績の概要

本研究では、脊椎骨の癒合を奇形発生のモデル系として、脊椎骨の原基である体節の細胞の集団的振る舞いに着目することで奇形・形態異常が惹起されるメカニズムの解明を試みる。脊椎骨は発生中期の分節構造である体節から分化する。体節は多数の細胞が集まったものであるが、ひとつの体節の前側半分と後側半分マーカーでは明確に区別される。前側の細胞は細胞塊を作り、隣の体節の後側の細胞塊と合わさることにより1つの脊椎骨が形成される。したがって1つの体節の前側と後側の境界が2つの脊椎骨の間に相当するので、前側と後側の細胞が入り混じっていると、細胞塊どうしの分離が不完全になり、脊椎骨の癒合が生じると考えられる。脊椎骨の癒合が高頻度に見られる変異マウスおよび変異ゼブラフィッシュを用いて、体節の前後の遺伝子発現の乱れ、つまり前後極性の乱れに着目し、前後極性が乱れた体節から癒合した脊椎骨が分化することを仮説とする。
これまでにNrarp遺伝子のノックアウトマウスを作製し、このマウスの脊椎骨には癒合などの小さな奇形があり、また発生期の体節の前後極性に軽微な異常があることを明らかにしている。このマウスをモデル系として、体節の前後極性の異常が脊椎骨の癒合などの奇形の原因であることを明らかにする。体節の前後極性の異常を定量化するために、1細胞レベルの前後極性マーカーの検出をおこない、定量化に成功している。また前後極性の元となる、体節原基での遺伝子発現の振動の同調性も定量することに成功した。さらに、バルプロ酸投与、ヒートショックを妊娠マウスに与えることにより、体節の前後極性の異常を引き起こし、その異常はNrarpノックアウトバックグランドでは顕著に増幅されることを発見した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

バルプロ酸投与、ヒートショックを妊娠マウスに与えることにより、体節の前後極性の異常を引き起こし、その異常はNrarpノックアウトバックグランドでは顕著に増幅されることを発見したので、一定の進捗はあったが、新型コロナウイルス拡大の影響で実験が滞ることがあったのでやや計画が遅れている。

今後の研究の推進方策

今後、遅れを取り戻すために実験をおこなう。特に体節の前後極性の異常が、脊椎骨の癒合などの奇形に直接結びつくことを検証する。ライブイメージングが可能なゼブラフィッシュを積極的に用いる。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染拡大の影響で実験が滞った。次年度、計画していたが実施できなかったゼブラフィッシュを用いたライブイメージングの実験をおこなう。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件)

  • [雑誌論文] Pulsed laser activated impulse response encoder (PLAIRE): sensitive evaluation of surface cellular stiffness on zebrafish embryos2021

    • 著者名/発表者名
      Yasukuni Ryohei、Minamino Daiki、Iino Takanori、Araki Takashi、Takao Kohei、Yamada Sohei、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki、Hosokawa Yoichiroh
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 12 ページ: 1366~1366

    • DOI

      10.1364/BOE.414338

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cellular Senescence Triggers Altered Circadian Clocks With a Prolonged Period and Delayed Phases2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed Rezwana、Nakahata Yasukazu、Shinohara Kazuyuki、Bessho Yasumasa
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 15 ページ: 638122

    • DOI

      10.3389/fnins.2021.638122

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The FGF-AKT pathway is necessary for cardiomyocyte survival for heart regeneration in zebrafish2021

    • 著者名/発表者名
      Tahara Naoyuki、Akiyama Ryutaro、Wang Justin、Kawakami Hiroko、Bessho Yasumasa、Kawakami Yasuhiko
    • 雑誌名

      Developmental Biology

      巻: 472 ページ: 30~37

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2020.12.019

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Targeting E3 Ubiquitin Ligases and Deubiquitinases in Ciliopathy and Cancer2020

    • 著者名/発表者名
      Shiromizu Takashi、Yuge Mizuki、Kasahara Kousuke、Yamakawa Daishi、Matsui Takaaki、Bessho Yasumasa、Inagaki Masaki、Nishimura Yuhei
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 5962~5962

    • DOI

      10.3390/ijms21175962

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Over‐expression of Nicotinamide phosphoribosyltransferase in mouse cells confers protective effect against oxidative and ER stress‐induced premature senescence2020

    • 著者名/発表者名
      Nuriliani Ardaning、Nakahata Yasukazu、Ahmed Rezwana、Khaidizar Fiqri D.、Matsui Takaaki、Bessho Yasumasa
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 ページ: 593~602

    • DOI

      10.1111/gtc.12794

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Relationship between surrounding tissue morphology and directional collective migration of the posterior lateral line primordium in zebrafish2020

    • 著者名/発表者名
      Karaiwa Akari、Yamada Sohei、Yamamoto Hodaka、Wakasa Mizuho、Ishijima Hannosuke、Akiyama Ryutaro、Hosokawa Yoichiroh、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 25 ページ: 582~592

    • DOI

      10.1111/gtc.12793

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2021-12-27  

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