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2019 年度 実績報告書

小型魚類を用いた宇宙環境が脳機能・脳構造に与える影響の研究

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 18H04988
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

川上 浩一  国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (70195048)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードゼブラフィッシュ / カルシウムイメージング / 食欲 / 睡眠 / 微小重力環境 / 遺伝子発現
研究実績の概要

ゼブラフィッシュを宇宙環境で飼育し、脳において発現が変動する遺伝子を同定した。またこれと並行して、ヒトの生理機能とも深く関係する食欲、情動、ストレス、睡眠等を司るゼブラフィッシュ脳の機能的神経回路の機能を、遺伝学、神経活動イメージング等を駆使して解析した。
1.「空腹と満腹が食欲を調節するメカニズム」:我々は、 ゼブラフィッシュ稚魚の摂餌行動中に、視覚刺激が食欲中枢である視床下部下葉を活性化する神経回路を明らかにしてきた(Muto et al. Nature Communications 2017)。今回、視床下部下葉の活性が満腹、空腹に応じて調節されることを神経活動イメージングにより見出した(Wee et al. eLife 2019)。この成果は、過食症や摂食障害などのメカニズムの理解と治療の基盤になる。
2.「睡眠時のゼブラフィッシュ脳神経細胞の活動を明らかにした」:ゼブラフィッシュ稚魚の脳神経細胞の活動のカルシウムイメージングを行い、睡眠時の脳の活動が哺乳動物と共通性があることを明らかにした(Leung et al. Nature 2019)。睡眠をコントロールする薬剤をゼブラフィッシュを用いてスクリーニングする可能性を拓いた。
3.「宇宙環境で脳において発現が変化する遺伝子の解析」:計画研究瀬原班と共同で、微小重力環境において発現上昇している遺伝子としてTRPN1遺伝子を同定した。TRPN1遺伝子は先行研究で、重力感知に関与していることが知られている。比較ゲノム解析により、メダカを含む魚類の一群(新真骨類)でTRPN1遺伝子が欠失していることを見出した。メダカは、背光反応を示すが、ゼブラフィッシュは示さない。背光反応は重力と光刺激のバランスで引き起こされると考えられている。ゼブラフィッシュノックアウト変異を作製し背光反応が増強するかを解析中である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2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) 学会発表 (7件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Stanford University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Stanford University
  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Harvard University
  • [雑誌論文] Neural signatures of sleep in zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      3.Leung, L.C., Wang, G.X., Madelaine, R., Skariah, G., Kawakami, K., Deisseroth, K., Urban, A.E., and Mourrain, P
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 571 ページ: 198-204

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41586-019-1336-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A bidirectional network for appetite control in zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      Wee, C.L., Song, E.Y., Johnson, R.E., Ailani, D., Randlett, O., Kim, J.-Y., Nikitchenko, M., Bahl, A., Yang, C.-T., Ahrens, M.B., Kawakami, K., Engert, F., and Kunes, S.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8 ページ: e43775

    • DOI

      DOI: 10.7554/eLife.43775

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The neural circuit for prey capture in zebrafish: from visual stimuli to the hypothalamic feeding center2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K., Muto, A.
    • 学会等名
      Cold Spring harbor Meeting “Zebrafish Neural Circuits and Behavior”
    • 国際学会
  • [学会発表] Transposon-mediated genetic methods in zebrafish and their applications to neuroscience and disease modeling.2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      4th Zebrafish for Personalized and Precision Medicine Conference.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The neural circuit for prey capture in zebrafish: from vision to the hypothalamic feeding center.2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      The 14th International Zebrafish Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] The genetic studies of functional neuronal circuits in zebrafish: learning and memory in zebrafish.2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      Mini-symposium at Institute of Neuroscience
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetic studies of functional neuronal circuits in zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      Academia Sinica
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transposon-mediated genetic methods in vertebrates2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      GSB Seminar National Taiwan University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transposon-mediated genetic methods in zebrafish and their applications to the study of functional neural circuits2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, K.
    • 学会等名
      The first internationall zebrafish workshop in Qatar
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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