2017 Fiscal Year Annual Research Report
重力変化を含む力学的ストレスに対するメカノセンシング機構
| Project Area | "LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE" |
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| Project/Area Number |
15H05936
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
成瀬 恵治 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40252233)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我部 正博 名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (10093428)
高橋 賢 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (50432258)
小林 剛 名古屋大学, 医学系研究科, 講師 (40402565)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | メカノバイオロジー / 機械刺激 / 重力 / 遠心顕微鏡 / 模擬微小重力 / YAP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物のメカニクス・システムでは適度な力学的ストレス負荷の中、機能維持が図られている。しかし、微小重力環境ではそのバランスが崩れ機能が低下していると考えられる。本研究では、細胞レベルのメカニクス・システムに注目し、1) 重力を含む力学的ストレスに対するメカノセンシング機構の解明、及び、2) その制御方法の開発を目指す。
１．細胞の重力応答の観察:細胞の重力応答をリアルタイムで観察するため、遠心力により重力を発生させる蛍光顕微鏡システムの開発を実施してきた。リモート制御が可能となり、インキュベータ内での長時間細胞観察が実現できる見込みとなった。
２．細胞の重力応答におけるストレス線維の影響:間葉系幹細胞の微小重力環境に対する感知・応答反応においてYAP 活性の低下がどのような役割を果たしているのか解析した。その結果、分解を抑えるよう遺伝子改変したYAPを過剰発現した細胞では、骨分化マーカーであるRunx2の発現やアルカリホスファターゼ活性に対する模擬微小重力環境の効果（抑制作用）が見られなかった。これらの結果は、間葉系幹細胞の骨分化が模擬微小重力環境下で抑えられる過程で、YAP活性の低下が必要なステップであり重要な役割を果たしている可能性を示唆している。
３．模擬微小重力の負荷方法の違いが遺伝子発現に与える影響の解析:微小重力負荷およびクリノスタットによる模擬微小重力負荷が血管内皮細胞の遺伝子発現に及ぼす影響を、spaceflightおよびクリノスタット両条件に共通して発現量変化を示す遺伝子のリストを得た。HUVECにおけるこれらの遺伝子の発現量をクリノスタット実験により調べたところ、模擬微小重力環境ではエイコサノイドのトランスポーター遺伝子の発現量が減少していることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
遠心顕微鏡システムの構築がほぼ完成し、過重力下での細胞動態計測が可能となった。さらには、微小重力下での実験結果との比較検討が可能となり。細胞の重力受容応答メカニズム解明に向けた成果が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．細胞の重力応答のリアルタイム観察:遠隔操作可能となった遠心顕微鏡システムでの長時間計測により、細胞の重力応答メカニズムの解明にむけた計測を実施する。
２．細胞の重力応答におけるストレス線維の影響:微小重力環境感知に関する仮説の検証を進めるとともに、筋細胞など他の細胞種における微小重力環境下でのYAP活性低下の有無を検討する。
３．模擬微小重力の負荷方法の違いが遺伝子発現に与える影響の解析:本研究により見出された重力応答性遺伝子であるエイコサノイドトランスポーターは腸疾患や骨疾患との関連が示唆されており、本遺伝子の発現量変化が他の細胞でも起こっているか、また本現象と宇宙滞在における身体変化との関連について調べるのが今後の課題である。さらに本遺伝子のパスウェイ解析を行うことにより、細胞の重力感知機構を明らかにすることが課題である。
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