遺伝子の環境応答をみる:自由行動マウスのリアルタイム発光イメージング

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22659047
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境生理学(含体力医学・栄養生理学)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 本間 さと 北海道大学, 大学院・医学研究科, 特任教授 (20142713)
• 連携研究者: 浜田 俊幸 北海道大学, 大学院・医学研究科, 特任講師 (20360208)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: イメージング / 時計遺伝子 / 生体リズム / 生物発光 / 転写調節

研究概要

本研究は、ルシフェラーゼレポーターを用いて、無麻酔・無拘束の動物の遺伝子発現をリアルタイムで体表より定量・解析するシステムを構築し、遺伝子レベルでの環境や薬物への応答、臓器間相関などを解明することを目的として行われた。2台のCCDカメラによるステレオ撮像による距離に応じた発光値のリアルタイム補正プログラムと発光マーカーによる自由行動マウスの目的部位追跡プログラムを開発した。本システムを用い、無麻酔・無拘束マウスの嗅球、大脳皮質、皮膚における時計遺伝子Per1およびBmal1発現を数日にわたり計測し、両遺伝子に特徴的なリズム変動を測定した。本システムは、自由行動個体の遺伝子応答を行動と同時に多くの組織で計測することを可能とし、社会的接触、母性行動などに伴う遺伝子発現など、広範な研究に応用が可能な優れたシステムである。

研究成果

• [雑誌論文] Daily exposure to cold phase-shifts circadian clock of neonatal rat in vivo (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa T, Matsuno A, Yamanaka Y, Nishide S, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci 巻: 37 ページ: 491-497
  • DOI: doi:10.1111/ejn.12052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential responses of circadian Per2 expression rhythms in discrete brain areas to daily injection of methamphetamine and restricted feeding in rats (2013)
  • 著者名/発表者名: Natsubori A, Honnma K and Honma S
  • 雑誌名: Eur.J.Neurosci 巻: 37 ページ: 251-258
  • DOI: doi:10.1111/ejn.12034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological specificity and hierarchical network of the circadian calcium rhythm in the suprachiasmatic nucleus (2012)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Kuroda S, Ono C, Hasan MT, Honma S, Ueda T and Honma K
  • 雑誌名: Proc.Natl. Acad.Sci USA 巻: 109 ページ: 21498-21503
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1214415110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suprachiasmatic nucleus: cellular clocks and networks In Progress (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Ono D, Suzuki Y, Inagaki N, Yoshikawa T, Nakamura W and Honma K
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 199 ページ: 129-141
  • DOI: doi:10.1016/B978-0-444-59427-3.00029-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-cell resolution fluorescence imaging of circadian rhythms detected with a Nipkow spinning disk confocal system (2012)
  • 著者名/発表者名: Enoki R, Ono D, Hasan MT, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: J Neurosci Methods 巻: 202 ページ: 72-29
  • DOI: doi:10.1016/j.jneumeth.2012.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] JNK regulates the photic response of the mammalian circadian clock (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshitane H, Honma S, Imamura K, Nakajima H, Nishide S, Ono D, Kiyota H, Shinozaki N, Matsuki H, Wada N, Doi H, Hamada T, Honma K and Fukada Y
  • 雑誌名: EMBO Report 巻: 13 ページ: 455-561
  • DOI: doi:10.1038/embor.2012.37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchronized ATP oscillations have a criticalrole in prechondrogenic condensation during chondrogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kwon HJ, Ohmiya Y, Honma K-I, Honma S, Nagai T, Saito K, and Yasuda K
  • 雑誌名: Cell Death and Disease 巻: 3 ページ: e278
  • DOI: doi:10.1038/cddis.2012.20
  • 査読あり
• [雑誌論文] De novo synthesis of PERIOD initiates circadian oscillation in cultured mouse suprachiasmatic nucleus after prolongedinhibition of protein synthesis by cycloheximide (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishide S, Ono D, Yamada Y, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: Eur J Neurosci 巻: 35 ページ: 291-299
  • DOI: doi:10.1111/j.1460-9568.2011.07952.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light responsiveness of clock genes, Per1 and Per2, in the olfactory bulb of mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Hamada T, Honma S and Honma K
  • 雑誌名: Biochem BiophysRes Commun 巻: 409 ページ: 727-731
  • DOI: doi:10.1016/j.bbrc.2011.05.076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multichannel perfusion culture bioluminescence reporter system for long-term detection in living cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Enomoto T, Takahashi M, Honma S, Honma K, Ohmiya Y
  • 雑誌名: Anal. Biochem 巻: 402 ページ: 107-109
  • DOI: doi:10.1016/j.ab.2010.03.014
  • 査読あり
• [学会発表] 動体追跡技術による全身の時計遺伝子発現定量解析と行動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸、石川正純、KennethSutherland,宮本直樹、白土博樹、本間さと、本間研一
  • 学会等名: 第155回日本獣医学会学術大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス、東京
  • 年月日: 20130328-30
• [学会発表] 光が告げる生物時計の振動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 学会等名: 先端的光イメージング拠点形成プログラムクロージングシンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学医学研究科フラテ会館、札幌
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] Multi-oscillator System of Mammalian Circadian Clock. Symposium "Molecular and cellular mechanisms of circadian clock and sleep (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S. Natsubori A, Honma K
  • 学会等名: Asian Society for Sleep Research
  • 発表場所: Taipei International Convention Center, Taiwan
  • 年月日: 20121130-1202
• [学会発表] Mammalian circadian clocks detecting morning light and evening lights (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Yoshikawa T and Honma K
  • 学会等名: 6th World congress of the World Sleep Federation
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto
  • 年月日: 20121015-20
• [学会発表] 時計遺伝子と生物時計の発達 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 学会等名: 日本小児神経学会第42回小児神経学セ ミナー
  • 発表場所: 湘南国民村センター、葉山
  • 年月日: 20121007-08
• [学会発表] Monitoring the circadian clock'stick; multiple hands for multiple functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: 4th International Symposium on PhotonicBioimaging
  • 発表場所: Hokkaido UniversityConference Center, Sapporo
  • 年月日: 20120916-17
• [学会発表] Suprachiasmatic nucleus: cellular clocks and networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: 12th Congress of European Society for Biological Rhythm
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 20120820-26
• [学会発表] 覚醒マウスにおける時計遺伝子発現の4Dイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸、石川正純、KennethSutherland,宮本直樹、白土博樹、本間さと、本間研一
  • 学会等名: 第2回睡眠研究会.
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20120705-06
• [学会発表] Signal integration of circadian neuronal networks (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms Biannual meeting 2012
  • 発表場所: Sandestin Golf and Beach Resort, USA
  • 年月日: 20120519-24
• [学会発表] Suprachiasmatic nucleus output couplings. Suprachiasmatic Structure Workshop (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Society for Research on Biological Rhythms Biannual meeting 2012
  • 発表場所: Sandestin Golf and Beach Resort, USA
  • 年月日: 20120519-24
• [学会発表] 生物時計の発達と睡眠覚醒リズム:時間生物学の小児科学への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 学会等名: 日本小児神経学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20120517-19
• [学会発表] Continuous monitoring of circadian clock' s tick in the suprachiasmatic neurons (2012)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: International Syposium on Frontiers in Sleep and Biological Rhythms' Research
  • 発表場所: Dokuz Eylul University Izmir, Turkey
  • 年月日: 20120430-0502
• [学会発表] single neuronal rhythms in the SCN. Symposium: Molecular and network properties of the suprachiasmatic nucleus (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma S. Network vs
  • 学会等名: the 3rd World Congress of Chronobiology
  • 発表場所: Cultural Center of BUAP,Puebra, Mexico
  • 年月日: 20110505-09
• [学会発表] 睡眠リズム発生のメカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 学会等名: 日本学術会議「脳と意識」「神経科学」「脳とこころ」分科会合同シンポジウム「脳と睡眠」
  • 発表場所: 東京(日本学術会議)
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] Cellular rhythms and oscillatory networks in the suprachiasmatic nucleus. Workshop: Emergence of circadian rhythms from the central pacemaker and beyond (2011)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Institute of Theoretical Biology
  • 発表場所: Humboldt University, Germany
  • 年月日: 2011-08-15
• [学会発表] Animal model of human sleep-wake rhythm (2010)
  • 著者名/発表者名: Honma S. and Honma K
  • 学会等名: The 11thCongress of Turkish Sleep Society
  • 発表場所: Maritim Pine Beach Resort, Antalya, Turkey
  • 年月日: 20101106-10
• [学会発表] Assessing multi-oscillator mammalian clock using mice with clock gene mutation. Lorenz Center Workshop (2010)
  • 著者名/発表者名: Honma S
  • 学会等名: Assembling multi-cellular Circadian Pacemaker
  • 発表場所: Lorenz Center, Leiden, The Netherlands
  • 年月日: 20100816-20
• [学会発表] 行動リズムと時計遺伝子機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本間さと、小野大輔、本間研一
  • 学会等名: 第87回日本生理学会大会
  • 発表場所: 盛岡市民文化ホール、いわて県民情報交流センター(盛岡市)
  • 年月日: 20100519-21
• [学会発表] 光イメージングによる挑戦;長期・マルチ・in vivo計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 学会等名: 第5回北海道大学大学院医学研究科連携研究センターシンポジウム
  • 年月日: 2010-10-01
• [図書] In "Advances in Cognitive Neurodynamics (III)" (2013)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Ono D and Honma k
  • 出版者: Springer, Tokyo (in press)
• [図書] 時間生物学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 総ページ数: 55-65
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 嗅球の体内時計と嗅覚刺激の作用、体内時計の科学と産業応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浜田俊幸、本間さと、本間研一
  • 総ページ数: 117-124
  • 出版者: シーエムシー
• [図書] Molecular Imaging for Integrated Medical Therapy and Drug Development (2010)
  • 著者名/発表者名: Honma S, Yoshikawa T, Nishide S, Ono D and Honma K
  • 総ページ数: 189-196
  • 出版者: Springer, Tokyo
• [図書] 環境応答-概日リズムからだと光の事典 (2010)
  • 著者名/発表者名: 本間さと
  • 総ページ数: 281-285
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.hucc.hokudai.ac.jp/~a10071/
• [産業財産権] ターゲット位置追跡装置およびターゲット発光検出装置 (2010)
  • 発明者名: 石川正純、浜田俊幸、本間研一、本間さと、ケネス・リー・サザーランド
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願 2010-245624
  • 出願年月日: 2010-11-01