フォワードジェネティクスで同定した新規睡眠制御遺伝子による睡眠覚醒制御機構の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26220207
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 柳沢 正史 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (20202369)
• 研究分担者: 上田 壮志 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 助教 (00599821) ; 高橋 智 筑波大学, 医学医療系, 教授 (50271896) ; 船戸 弘正 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授(WPI-IIIS) (90363118) ; LIU Qinghua 筑波大学, 国際統合睡眠医科学研究機構, 教授 (90723792)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: 睡眠覚醒 / フォワード・ジェネティックス / 遺伝子改変マウス / 神経科学 / 睡眠障害

研究実績の概要

本研究課題は、我々がフォワード・ジェネティックスの手法を用いて樹立した睡眠異常マウス家系であるSleepy変異マウスおよびDreamless変異マウスに着目して、睡眠覚醒制御機構、特に睡眠量を規定する神経機構や、レム睡眠制御の神経回路を明らかにすることである。
Sleepy変異マウスは顕著な覚醒時間の短縮を示す。Sleepy遺伝子変異による覚醒時間短縮の責任神経回路を同定するために、Cre-loxPシステムを利用して特定の神経細胞集団でSleepy遺伝子変異を惹起できるような遺伝子改変マウスを作成した。このSleepy遺伝子改変マウスは筑波大学内での繁殖を進めている。Sleepy蛋白が細胞内蛋白質であることから、Sleepy蛋白の細胞内シグナル伝達や遺伝子発現における役割を明らかにするため、Sleepy蛋白上の異なるエピトープに対する抗体を作成した。これらの抗体は、Sleepy蛋白を過剰発現させた細胞だけではなく、マウス脳でもSleepy蛋白を特異性良く検出した。
Dreamless変異マウスはレム睡眠の顕著な減少を示す。同定したDreamless遺伝子変異のレム睡眠減少への因果性を証明するため、CRISPR法を用いてDreamless遺伝子に点突然変異を導入したマウスを作成した。F0世代マウスにおいて、Dreamless遺伝子に点突然変異が正しく導入されていることを確認することができた。Cas9遺伝子の挿入は2％程度のマウスに認められた。F0世代マウスは数が少ない上にキメラ動物であるため睡眠覚醒行動検討に適さない。Off-target変異が無いことが確認でき、Cas9遺伝子挿入の無いF0世代マウスを交配させてF1世代を作成している。

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

平成26年度の主な研究計画内容は、遺伝子改変マウスの作製、繁殖、交配である。いずれも計画通りに進展している。

今後の研究の推進方策

順調に進展しているため、今後も研究計画に則り研究全体を進展させていく。

研究成果

• [雑誌論文] Orexin/Hypocretin Activates mTOR Complex 1 (mTORC1) via an Erk/Akt-independent and Calcium-stimulated Lysosome v-ATPase Pathway (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhiqiang Wang, Shimeng Liu, Miyo Kakizaki, Yuuki Hirose, Yukiko Ishikawa, Hiromasa Funato, Masashi Yanagisawa, Yonghao Yu，Qinghua Liu
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 289 ページ: 31950-31959
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.600015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Meta-analysis of melanin-concentrating hormone signaling-deficient mice on behavioral and metabolic phenotypes (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenkichi Takase, Kenichi Kikuchi, Yousuke Tsuneoka, Satoko Oda, Masaru Kuroda, Hiromasa Funato
  • 雑誌名: Plos One 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0099961
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A subset of thalamocortical projections to the retrosplenial cortex possesses two vesicular glutamate transporter isoforms, VGluT1 and VGluT2, in axon terminals as well as somata. (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoko Oda, Hiromasa Funato, Fumi Sato, Satomi Adachi-Akahane, Masanori Ito, Kenkichi Takase, Masaru Kuroda
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 522 ページ: 2089-2106
  • DOI: 10.1002/cne.23519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orexin neurons suppress narcolepsy via 2 distinct efferent pathways (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa E, Yanagisawa M, Sakurai T, Mieda M
  • 雑誌名: Journal of Clinical Investigation 巻: 124 ページ: 604-616
  • DOI: 10.1172/JCI71017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orexin Regulates Bone Remodeling via a Dominant Positive Central Action and a Subordinate Negative Peripheral Action (2014)
  • 著者名/発表者名: Wei W, Motoike T, Krzeszinski JY, Jin Z, Xie XJ, Dechow PC, Yanagisawa M, Wan Y
  • 雑誌名: Cell Metabolism 巻: 19 ページ: 927-940
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2014.03.016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential role of orexin and sleep modulation in the pathogenesis of Alzheimer's disease. (2014)
  • 著者名/発表者名: Roh JH, Jiang H, Finn MB, Stewart FR, Mahan TE, Cirrito JR, Heda A, Snider BJ, Li M, Yanagisawa M, de Lecea L, Holtzman DM
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 211 ページ: 2487-2496
  • DOI: 10.1084/jem.20141788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Knockout of endothelial cell-derived endothelin-1 attenuates skin fibrosis but accelerates cutaneous wound healing (2014)
  • 著者名/発表者名: Makino K, Jinnin M, Aoi J, Kajihara I, Makino T, Fukushima S, Sakai K, Nakayama K, Emoto N, Yanagisawa M, Ihn H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.009797
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduced brown adipose tissue thermogenesis during environmental interactions in transgenic rats with ataxin-3-mediated ablation of hypothalamic orexin neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mohammed M, Ootsuka Y, Yanagisawa M, Blessing W
  • 雑誌名: Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 巻: 307 ページ: R978-989
  • DOI: 10.1152/ajpregu.00260.2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of sympathetic endothelin A receptors for adverse cardiac remodeling (2014)
  • 著者名/発表者名: Lehmann LH, Rostosky JS, Buss SJ, Kreusser MM, Krebs J, Mier W, Enseleit F, Spiger K, Hardt SE, Wieland T, Haass M, Lüscher TF, Schneider MD, Parlato R, Gröne HJ, Haberkorn U, Yanagisawa M, Katus HA, Backs J
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 111 ページ: 13499-13504
  • DOI: 10.1073/pnas.1409026111
  • 査読あり
• [雑誌論文] MafB promotes atherosclerosis by inhibiting foam-cell apoptosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamada M, Nakamura M, Tran MT, Moriguchi T, Hong C, Ohsumi T, Dinh TT, Kusakabe M, Hattori M, Katsumata T, Arai S, Nakashima K, Kudo T, Kuroda E, Wu CH, Kao PH, Sakai M, Shimano H, Miyazaki T, Tontonoz P, Takahashi S
  • 雑誌名: Nature Comminications 巻: 5 ページ: 3147
  • DOI: 10.1038/ncomms4147.
  • 査読あり
• [学会発表] Solving the Mystery of Sleep:From Orphan Receptors to Forward Genetics (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: EB APS Cannon Lecture
  • 発表場所: Boston Convention Center, USA
  • 年月日: 2015-03-28 – 2015-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] オレキシンによる体重制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正
  • 学会等名: 第22回 日本行動神経内分泌研究会
  • 発表場所: 神戸大学 統合研究拠点コンベンションホール（兵庫県神戸市中央区）
  • 年月日: 2015-03-24 – 2015-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] Forward genetic approach to identify novel genes regulating sleep/wakefulness behavior (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato
  • 学会等名: 第119回日本解剖学会・第92回生理学会合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-03-23 – 2015-03-23
• [学会発表] マウスにおける睡眠のフォワード・ジェネティクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 脳・肝インターフェースメディシン研究センターシンポジウム2015
  • 発表場所: KKRホテル金沢（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-03-13 – 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 第2回CarMEN conference
  • 発表場所: 丸ビルConference square（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: JAXA 宇宙医学研究センター 平成26年度研究開発報告会
  • 発表場所: 御茶ノ水ソラシティ（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of a single nucleotide substitution specific to the Sleepy mutant mouse pedigree by linkage analysis and whole exome sequencing (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromasa Funato, Chika Miyoshi, Makito Sato, Aya Ikkyu, Noriko Hotta, Miyo Kakizaki, Satomi Kanno, Kanako Harano, Fuyuki Asano, Tomoyuki Fujiyama, Tomohiro Suzuki, Shigeraru Wakana, Masashi Yanagisawa
  • 学会等名: Neuroscience 2014
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-17
• [学会発表] Forward Genetics of Sleep in Mice (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 国際シンポジウムRACMEM2014
  • 発表場所: 花王研究所会議室（東京都墨田区）
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-12
  • 招待講演
• [学会発表] Forward genetic analysis of sleep in ENU-mutagenized mice (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: The 68th Fujihara Seminar
  • 発表場所: IBM 天城ホームステッド伊豆（静岡県伊豆市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 読売テクノ・フォーラム
  • 発表場所: 日本プレスセンター（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス～マウス・全エクソーム解析の応用～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 2014フォーラム日本薬理学会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 第7回Symphony
  • 発表場所: ホテルメトロポリタンエドモンド飯田橋（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of a single nucleotide substitution specific to the Sleepy mutant mouse pedigree by linkage analysis and whole exome sequencing (2014)
  • 著者名/発表者名: 船戸弘正 三好千香 佐藤牧人 一久綾 堀田範子 柿崎美代 管野里美 原野加奈子 浅野冬樹 藤山知之 鈴木智広 若菜茂晴 柳沢正史
  • 学会等名: 第37回日本神経科学学会学術総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-12
• [学会発表] 睡眠・覚醒の謎に挑む～マウスでのフォワード・ジェネティクス～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: Molecular Cardiovascular Conferense Ⅱ
  • 発表場所: 神戸ベイシェラトンホテル＆タワーズ（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2014-09-05 – 2014-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] Forward Genetics of Sleep in Mice (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 未来創薬・医療イノベーション拠点形成第12回国際シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学医学部学友会館フラテ（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-04
  • 招待講演
• [学会発表] 神経科学と遺伝学の接点 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 日本思春期学会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-08-30 – 2014-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス～マウス・全エクソーム解析の応用～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 第4回全国学生合同リトリート
  • 発表場所: 名鉄犬山ホテル（愛知県犬山市）
  • 年月日: 2014-08-22 – 2014-08-23
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス～マウス・全エクソーム解析の応用～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 次世代シーケンサーフォーラム
  • 発表場所: 品川Grand Hall（東京都港区）
  • 年月日: 2014-07-16 – 2014-07-16
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠・覚醒の謎に挑む (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 内分泌代謝学サマーセミナー
  • 発表場所: 河口湖富士レークホテル（山梨県南都留郡）
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] solving the mystery of sleep (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: Developmental Neurobiology Course2014
  • 発表場所: OIST沖縄科学技術大学大学院（沖縄県国頭郡）
  • 年月日: 2014-07-10 – 2014-07-10
  • 招待講演
• [学会発表] 睡眠覚醒のフォワード・ジェネティクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳沢正史
  • 学会等名: 日本睡眠学会第39回定期学術集会
  • 発表場所: あわぎんホール（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2014-07-03 – 2014-07-04
  • 招待講演