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2018 年度 実績報告書

宇宙環境から挑む筋萎縮メカニズムの解明

公募研究

研究領域宇宙からひも解く新たな生命制御機構の統合的理解
研究課題/領域番号 18H04965
研究機関筑波大学

研究代表者

高橋 智  筑波大学, 医学医療系, 教授 (50271896)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード筋萎縮 / 微小重力 / 宇宙実験 / マウス
研究実績の概要

1. 培養細胞への遺伝子導入を用いたin vitroスクリーニングと分子機序の解明
マウス宇宙実験および地上の尾部懸垂実験のRANシークエンスデータのバイオインフォマティクス解析から、複数の候補遺伝子を同定した。同定した遺伝子をGFPが共発現するアデノウイルスベクターに組み込み、過剰発現できるアデノウイルスベクターを構築した。マウス横紋筋由来筋芽細胞株であるC2C12細胞に、作製したアデノウイルスベクターを用いて遺伝子導入することにより、筋線維径への影響をスクリーニングした。10種類の候補遺伝子についてアデノウイルスベクターを作製して解析した結果、C2C12で筋管径が縮小する4種類の遺伝子が同定された。
2. 遺伝子改変マウスの作製と個体レベルでの候補遺伝子のin vivo機能解析
上記で同定された遺伝子をアデノウイルスを用いてマウス新生児の前脛骨筋に遺伝子導入することにより遺伝子を過剰発現させ、個体内で筋萎縮を誘導できるかを確認した。その結果、3種類の候補遺伝子で遺伝子が導入された筋繊維の萎縮が確認された。それらの遺伝子の生理的な機能を解明するために、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集により、マウス受精卵を用いてノックアウトマウスを作製した。いずれの遺伝子のホモノックアウトマウスは、発生には異常がなく生存可能であった。これらのノックアウトマウスの筋肉の表現型について、詳細な解析を次年度実施する予定である。

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

宇宙実験のデータ解析から候補遺伝子を同定し、それらの候補遺伝子がC2C12およびマウス前脛骨筋への遺伝子導入で、筋萎縮を誘導することが確認できたため、スクリーニング系は有効に機能していることが確認できた。それらの遺伝子のノックアウトマウスは、胎生致死あった場合にはコンディショナルノックアウトを作製することを予定していたが、作製した4遺伝子のノックアウトマウスは胎生致死ではなかったため、これらのノックアウトマウスを用いて表現型を解析することが可能であった。このように、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

来年度も引き続き、C2C12を用いたスクリーニング系で新たな候補遺伝子を同定するとともに、作製したノックアウトマウスの表現型を解析し、表現型が同定できた場合には、その分子機構を解明するとともにヒト疾患との関係を解析する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Florida State University/Loma Linda University/University of Arkansas(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Florida State University/Loma Linda University/University of Arkansas
  • [雑誌論文] Impact of Spaceflight and Artificial Gravity on the Mouse Retina: Biochemical and Proteomic Analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Mao Xiao、Byrum Stephanie、Nishiyama Nina、Pecaut Michael、Sridharan Vijayalakshmi、Boerma Marjan、Tackett Alan、Shiba Dai、Shirakawa Masaki、Takahashi Satoru、Delp Michael
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 19 ページ: 2546~2546

    • DOI

      10.3390/ijms19092546

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-term hindlimb unloading causes a preferential reduction of medullary thymic epithelial cells expressing autoimmune regulator (Aire)2018

    • 著者名/発表者名
      Horie Kenta、Kudo Takashi、Yoshinaga Riko、Akiyama Nobuko、Sasanuma Hiroki、Kobayashi Tetsuya J.、Shimbo Miki、Jeon Hyojung、Miyao Takahisa、Miyauchi Maki、Shirakawa Masaki、Shiba Dai、Yoshida Nobuaki、Muratani Masafumi、Takahashi Satoru、Akiyama Taishin
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 501 ページ: 745~750

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.05.060

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [備考] 筑波大学 医学医療系 解剖学・発生学研究室

    • URL

      http://www.md.tsukuba.ac.jp/basic-med/anatomy/embryology/index.html

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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