2019 Fiscal Year Final Research Report

Understanding the Molecular Foundations of Load Dependency in the Development, Maintenance, and Atrophy of Skeletal Muscles

Planned Research

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Project Area	"LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
Project/Area Number	15H05938
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Complex systems
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	Sehara-Fujisawa Atsuko 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 連携教授 (60209038)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	白川正輝国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 有人宇宙技術部門, 主幹研究開発員 (30624522) 内田智子一般財団法人日本宇宙フォーラム, 宇宙利用事業部, 研究員 (90724964) 佐藤文規京都大学, 健康長寿社会の総合医療開発ユニット, 特定助教 (10588263) 飯田敦夫京都大学, 再生医科学研究所, 助教 (90437278)
Project Period (FY)	2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords	宇宙医学 / 骨格筋 / 発達・老化 / 生体分子 / ゲノム
Outline of Final Research Achievements	Questions what causes muscle atrophy in space and how skeletal muscles achieve adaptation to the gravitational changes remain unknown. While comparison of animal samples before and after space stays are essential to understand mechanisms of muscle atrophy in space and its recovery after the return, difficulty in fresh muscle sampling of higher vertebrates in ISS has hampered acquisition of accurate information from those animals. In this study, we found that space stay causes skeletal muscle atrophy also in zebrafish, aquatic vertebrate and that they quickly learn how to swim in the microgravity. Comparison of transcriptome profiles with RNA-seq obtained from individual zebrafish during space stay and those after return to the earth uncovers clusters of genes that are regulated in location-sensitive manners.
Free Research Field	発生生物学、細胞生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	JAXAの協力を得て行った宇宙滞在実験を実現し、次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析を用いて、筋萎縮の初期反応、微重力環境への適応、地上帰還に伴う回復などを明らかにし、筋萎縮対策のターゲットとなるパスウェイや遺伝子群の解明を目指してきた。その結果、宇宙滞在に伴って変動する数百遺伝子を確認することができ、その中に、廃用性骨格筋萎縮とは異なる、また老化との関連が示唆されるメカニズムが見出された。これらの結果は、宇宙滞在に伴う筋萎縮対策だけでなく、サルコペニア治療や予防など、高齢化社会における問題解決への新たな道を示すものである。