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2022 年度 実績報告書

イベリアトゲイモリが示す新規の細胞周期制御機構と強力な再生能力との関係を解明する

研究課題

研究課題/領域番号 22H02796
配分区分補助金
研究機関広島大学

研究代表者

林 利憲  広島大学, 両生類研究センター, 教授 (60580925)

研究分担者 荻野 肇  広島大学, 両生類研究センター, 教授 (10273856)
古野 伸明  広島大学, 両生類研究センター, 准教授 (80219120)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードCDK1 / イベリアトゲイモリ / 細胞周期
研究実績の概要

本研究は、自身がモデル動物として確立したイベリアトゲイモリを用いて、再生における細胞増殖が起こる機構を解明することを目指す。中でもイモリや両生類特有の細胞周期の進行機構が存在する可能性に着目して、再生時のcyclinやCDKの機能の詳細を明らかにすることを目指す。
当該年度は次の2項目を実施した。
(1)イモリに見られるCDK1に依存しない細胞周期の進行機構の証明に取り組み、CDK1ノックアウトイモリの個体レベルでの細胞増殖と、細胞分裂のパターンを解析した。KOイモリの結合組織細胞を培養する方法により、細胞分裂のパターンの解析を行った。また、CDK1の機能を補う因子の候補として予測されるCDK2についてもノックアウト個体を作製して、その機能を調べた。
(2)イモリにおいて恒常的に発現するcyclin D遺伝子の働きについて、骨格筋の分化と成熟に焦点を当てて解析した。cyckin D1ノックアウトイモリでは、成長に遅れが見られたが、特に骨格筋形成の遅滞が顕著であった。そこで、骨格筋の元となる筋芽細胞の抗体染色を行い、野生型個体との比較を行った。さらに、cyclin D1 ノックアウトイモリの骨格筋の遺伝子発現プロファイルを明らかにするために、遺伝子発現サンプルを調整する準備を行なった。また、3種類あるcyclin D遺伝子のうち、cyclin D3とD2のノックアウトイモリ作製を進めた。これらのノックアウトイモリを用いて四肢再生実験を行い、少なくともcyclin D1は四肢再生に不要であることがわかった。

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

当該年度の実施項目として計画した(1)イモリに見られるCDK1に依存しない細胞周期の進行(2)イモリにおいて恒常的に発現するcyclin D遺伝子の働きについて、骨格筋の分化と成熟に焦点を当てた解析、の2項目について着実に進展させることができた。また、cyclin D1ノックアウトの表現型については、筋芽細胞のマーカー分子に対する適切な抗体染色法を確立したことで、その未成熟な状態を示すことができた。さらに、cyclin D1ノックアウトイモリにおける四肢再生については、この遺伝子が存在しない状態でも再生が進行することを示すことができ、計画よりも進展したと言える。
これらの理由から、本研究は概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今年度は引き続き、(1)イモリに見られるCDK1に依存しない細胞周期の進行(2)イモリにおいて恒常的に発現するcyclin D遺伝子の働きの解明を進めていく。
(1)に関しては、細胞培養下のライブイメージングにより、CDK1ノックアウトイモリの細胞が細胞分裂までを完了できることを証明することに特に力を入れる。(2)に関しては、cyclin D1ノックアウトイモリの骨格筋細胞において、どのような遺伝子の発現に影響が出ているのかを、野生型個体と比較することで明らかにしていく。このために、それぞれの組織からRNAを抽出する条件はすでに検討しているので、今年度は実際のシークエンスとデータ解析を重点的に行う。
これらに加えて、(3)イモリで見られている現象の一般性についてしらべるため、研究分担者と共にツメガエルにおける研究をさらに進める。
これらを行うことで、研究を着実に推進していく。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Appendage‐restricted gene induction using a heated agarose gel for studying regeneration in metamorphosed Xenopus laevis and Pleurodeles waltl2023

    • 著者名/発表者名
      Matsubara Haruka、Kawasumi‐Kita Aiko、Nara Saki、Yokoyama Hibiki、Hayashi Toshinori、Takeuchi Takashi、Yokoyama Hitoshi
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 65 ページ: 86~93

    • DOI

      10.1111/dgd.12841

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CRISPR-Cas9-Based Functional Analysis in Amphibians: Xenopus laevis, Xenopus tropicalis, and Pleurodeles waltl2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Miyuki、Iida Midori、Hayashi Toshinori、Suzuki Ken-ichi T.
    • 雑誌名

      MIMB

      巻: 2637 ページ: 341~357

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-3016-7_26

  • [雑誌論文] An approach for elucidating dermal fibroblast dedifferentiation in amphibian limb regeneration2022

    • 著者名/発表者名
      Satoh Akira、Kashimoto Rena、Ohashi Ayaka、Furukawa Saya、Yamamoto Sakiya、Inoue Takeshi、Hayashi Toshinori、Agata Kiyokazu
    • 雑誌名

      Zoological Letters

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40851-022-00190-6

    • 査読あり
  • [学会発表] Function of cyclin D1 in the regulation of the cell cycle in newts2022

    • 著者名/発表者名
      #Ikuta H., Uemasu H., Azuma S., Igawa T., Tazawa I., Furuno N., Namba N., Ogino H., Takeuchi T., *Hayashi T.
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of the progression of cell proliferation in CDK1 knockout newts2022

    • 著者名/発表者名
      #Nakao Y., Tazawa I., Furuno N., Takeuchi T., *Hayashi T.
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 国際学会
  • [学会発表] Developmental process of pancreas in newt2022

    • 著者名/発表者名
      #Morozumi R. Kyakuno M., Uemasu H., Suzuki N., Kamei Y., Tazawa I., Furuno N., Nanba N., Ogino H., *Hayashi T.
    • 学会等名
      55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 国際学会
  • [学会発表] モデルイモリを用いた新世代の再生研究2022

    • 著者名/発表者名
      林 利憲
    • 学会等名
      日本機械学会第34回バイオエンジニアリング講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Cardiac Regeneration, Newt2022

    • 著者名/発表者名
      #*Hayashi T.
    • 学会等名
      Salamander Meeting 2022
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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