【研究分野】応用生物化学

【研究領域課題番号】16K14903 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 遺伝子 / 発生 / 生殖 / ゲノムインプリンティング / 胚乳

【研究成果の概要】

胚乳発達を制御する父性インプリント遺伝子の同定を目的として探索を進めた。
１．母性インプリント遺伝子とのコンフリクトに着目した探索：シロイヌナスナCol-0株に各種野生系統の花粉を受粉させて得た種子の多様性を指標にGWASを行い、種子サイズに影響を与える複数の遺伝子座と、複数の父性インプリント遺伝子候補を同定した。
２．DNAメチル化による発現制御に着目した探索：目的とする遺伝子の発現のDNAメチル化依存性に着目し、DNAメチル化変異株のトランスクリプトーム解析データをもとに候補遺伝子を抽出した。さらに、epiRIL系統との交配データをもとに種子サイズに影響を与えるメチル化ゲノム領域を絞り込んだ。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】精神神経科学

【研究領域課題番号】18209037 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

児童精神医学 / 環境変動 / 遺伝子 / 脳 / 神経 / 発生 / 分化 / 脳・神経 / 発生・分化

【研究成果の概要】

自閉症を高率に合併することが知られている結節性硬化症の責任遺伝子TSC2に変異をもつEkerラットのスパインを超微形態学的に検討し、多数の融合した異常ミトコンドリアとシナプス未形成のフィロポディアを確認した。また、発達期に発現するarcadlinという蛋白質のスパイン制御機構を明らかにした。結節性硬化症では、TSC2-Rheb-mTORの異常が何らかのメカニズムを介してミトコンドリアの増殖あるいは融合を促進し、そのためにスパイン成熟の遅れをきたすものと考えられた。この点では、臨床遺伝学的研究により、神経接着因子(NRCAM)の遺伝子多型が自閉症と有意に関連することを見出しており、興味深い。オスのメス化作用が知られている環境ホルモンのラット新生仔期における低用量暴露が、成長後のオスのみに学習障害と多動をきたし、かつEstrogenα受容体(ERα)アンタゴニスト投与によって、環境ホルモンの脳への影響を未然に防ぐことができた。環境ホルモンの作用はラット胎仔海馬組織の初代培養系でも観察することができ、スパインの成熟遅延が見られた。このメカニズムにもERαの関与が証明された。
遺伝子解析では、7番および15番染色体長腕領域(7g,15g)上の候補遺伝子を中心に自閉症との関連を検討し、NRCAM以外にもTSC遺伝子やmaternal expression domain(MED)の一部との有意な関連を見出した。その他の部位ではオキシトシン受容体(OXTR)遺伝子の複数のSNPで自閉症症状との有意な関連を認めた。
神経画像研究では、自閉症の三主徴である、社会的相互性、コミュニケーション、固執・常同に対応する脳基盤をマルチモダリティ神経画像によって同定した。具体的には、自閉症患者の言語流暢性課題施行時の前頭葉賦活の低値とコミュニケーション障害の相関、固執の基盤となる空間的注意機能異常、社会性脳回路(下前頭回・上側頭溝など)の顕著な性差を見出した。これらの神経画像指標は、今後自閉症の三主徴に対応する遺伝子・分子基盤を効率的に見出す有力な中間表現型となる可能性がある。とくに、下前頭回は自閉症の認知異常との関連が推定されているミラーニューロンを担う部位であり、興味深い結果と考えている。現在男女差と関連する自閉症の分子機構として、性差のあるホルモンの代表であるオキシトシンに着目して研究を開始している。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】14570648 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

心筋細胞分化 / 心筋特異的転写因子 / 心筋分化モデル細胞 / 細胞株 / Wntシグナル / Csx / Nkx2.5 / 心筋分化 / 発生 / 心筋再生 / ホメオボックス / 遺伝子 / 転写因子

【研究成果の概要】

Wntシグナルは心筋分化を抑制的に制御し、Wntシグナルの抑制因子であるDkk-1が心筋細胞分化を予定心臓領域以外に誘導することがニワトリ胚の研究から明らかとなった。しかし、より詳細な検討を行うにはin vitroにおける解析が必要と考えられた。P19CL6 cellは1%DMSO存在下の培養で拍動する心筋細胞へと分化し、様々な心筋細胞特異的遺伝子を発現することから、in vitroの心筋分化を研究する上で有用なモデル細胞として考えられている。そこで我々は、このP19CL6 cellにXenopus Wnt-8(Xwnt-8)を遺伝子導入し、Xwnt-8を恒常的に発現する細胞株を樹立した。また、Wnt阻害因子であるDkk-1を恒常的に発現する細胞株も同時に樹立した。Xwnt-8を恒常的に発現させた細胞株CL6-Xwnt-8は同じ条件下での培養において拍動する心筋細胞は認められず、心筋特異的転写因子であるCsx/Nkx-2.5の発現がRT-PCRにおける解析で低下していた。このことから、WntがCsx/Nkx2.5の発現を調節している可能性が示唆された。一方、Dkk-1の細胞株CL6-hDkk-1は心筋細胞への分化は認められ、Csx/Nkx-2.5の発現がP19CL6 cellと同様に認められた。しかし、CL6-hDkk-1は1%DMSOを除いた条件下では心筋細胞への分化は認められなかった。In vivoでの解析では、Dkk-1によるWntシグナルの抑制により心筋分化を誘導することができたが、我々のin vitroにおける検討では心筋細胞を誘導することができなかったことから、さらに重要な因子が存在している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】胎児・新生児医学

【研究領域課題番号】06557065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エンドヤリン1 / ジーンターゲティング / ノックアウト・マウス / 神経堤細胞 / 発生 / 先天性疾患 / 遺伝子多型 / 遺伝子 / ジ-ソターゲティング / 神経提細胞 / ジーンターダティング / エンドセリン / 血圧調節 / 胎児発達 / 遺伝子診断 / モデル動物

【研究成果の概要】

本研究においてわれわれは、ジーンターゲティングによるET-1遺伝子欠損マウスの樹立と解析を通して、ET-1の新しい発生学的役割を明らかにし、ヒト頭頚部先天性疾患との関連について究明してきた。特に、ET-1欠損のマウスの解析において、研究計画当初に見いだされた頭頚部奇形のみならず、これと関連した心血管奇形(大血管形成不全+心室中隔欠損)が新たに見いだされ、類似するヒト先天性疾患においても頭頚部と心血管系に同様の合併奇形が極めて多いことから(CATCH22やvelo-cardio-facial症候群など)、疾患モデルとしての妥当性、有用性はさらに確立してきた。また、鰓弓や心血管系の形成に主要な役割を示す神経堤細胞の発生分化機構において、ET-1が形態形成に重要な上皮-間葉相互作用の介在因子として働いているという仮説を提示し、さらにET-1遺伝子欠損マウス胎仔のin situ hybridizationによりET-1の下流にある遺伝子の存在が明らかにされ、鰓弓や心血管発生における遺伝子間の相互作用の研究が今後の発展的課題となった。ヒト先天性疾患におけるET-1遺伝子の関与や新しい診断法の開発に関しては、ヒトET-1遺伝子構造解析において、ET-1遺伝子エクソン内に存在する遺伝子多型を見いだした。ヒト疾患とET-1遺伝子の関連を検索する上で、遺伝子多型の存在は極めて有用であり、現在Pierre-Robin・Treacher-Collins症候群、先天性心疾患などでET-1遺伝子異常の有無につき検索を進めている。さらに我々は、ET-1遺伝子プロモーター領域を用いたET-1過剰発現マウスの樹立に最近成功し、現在その病態解析を進めている。ET-1遺伝子欠損マウスとET-1過剰発現マウスを併せた総合的解析により、ET-1の病態生理的意義をさらに明らかにできることが期待される。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1994 - 1995

【配分額】12,600千円 (直接経費: 12,600千円)