【研究分野】実験動物学

【研究領域課題番号】16H06765 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

てんかん / 自閉症 / 脳神経疾患 / 遺伝子 / 動物 / 神経疾患 / 実験動物学

【研究成果の概要】

てんかんと精神疾患は併発することが多く、背景に共通の病因・病態の存在が考えられている。しかし、その分子機構は未だ明らかになっていない。近年、DEPDC5遺伝子の変異が、てんかんおよび自閉症等の精神疾患を併発する家系から発見された。DEPDC5の機能解析は、両疾患の病態解明に貢献する。本研究では、DEPDC5機能と病態との関連を検討する目的で、てんかんおよび自閉症の発症に関連する脳部位特異的にDepdc5を欠失させたマウスをそれぞれ作製し、病態解析を行った。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2016-08-26 - 2018-03-31

【配分額】2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】18108004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

動物 / 遺伝子 / 発現制御 / 妊娠 / リモデリング / インターフェロン / トロホブラスト細胞 / 着床 / トロボブラスト細胞 / リモデリングインターフェロ

【研究成果の概要】

妊娠・着床期特異的に発現される反芻動物(ウシやヒツジ)インターフェロン・タウ(IFNT)遺伝子発現制御機構の解明から、人為的にIFNT遺伝子の発現を制御できる培養細胞系を構築し、その中で新たな機能遺伝子を同定する。さらに、その遺伝子群を使いながら、最終的には妊娠・着床や胎盤形成のメカニズムを明らかにすることであった。
ウシIFNT遺伝子には2つのアイソフォームが存在する。その1つのIFNTc1では子宮側の反応としてMx2の発現が誘導されることを突き止めた。胚細胞と子宮細胞の共培養系では、妊娠子宮灌流液の添加によって胚CT-1細胞の遺伝子発現(CDX2, IFNT, EOMES)をin vivo様の発現を誘導することが出来た。伸長胚が子宮内膜に接着を開始するとIFNT遺伝子上流域のヒストン・タンパク(H3)のアセチル化が下がり、メチル化が上昇した。ウシ伸長胚は接着期(妊娠20日目前後)後期に上皮細胞でありながら間葉細胞系遺伝子を発現する。このことが胚・上皮細胞の子宮内膜上皮細胞への接着を可能にしている。さらに、早期妊娠診断技術の開発は北海道全農ETセンターとの共同研究で行っており、数種の新たな遺伝子を特定した。
いままで、着床から胎盤形成過程は「ブラックボックス」と呼ばれ、多くの現象は明らかにされていたが、それらのメカニズムは明らかにされてこなかった。本研究から様々な現象に対応・規定するメカニズムが明らかになってきた。今後とも、この一連の研究領域の進捗を止めることは許されない。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2006 - 2010

【配分額】111,800千円 (直接経費: 86,000千円、間接経費: 25,800千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】18657075 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 遺伝子 / 環境 / 動物 / 受精 / 精子

【研究成果の概要】

マウス、ヒトのPLCZ遺伝子cDNA塩基配列を用いて、フグゲノムよりフグPLCZ遺伝子のゲノム塩基配列を決定した。さらにフグPLCZ遺伝子塩基配列をもとに、メダカゲノムデータベースよりメダカPLCZ遺伝子のゲノム塩基配列を決定し、メダカPLCZのcDNA塩基配列を予測した。この予測をもとにプライマーを設計し、メダカ(O. latipes、Hd-rR)精巣のcDNAライブラリよりメダカPLCZcDNAクローンを単離し、メダカPLCZcDNA塩基配列を決定した。メダカPLCZmRNAをin vitroにて合成し、マウス卵にマイクロインジェクションした結果、哺乳類PLCZと同様に、メダカPLCZもマウス卵においてカルシウムオシレーション反応誘発能を有することを確認し、魚類のPLCZも精子ファクターとしての機能を有し得ることを示した。また、哺乳類(マウス、ヒト、ラット)PLCZのcDNA塩基配列との比較から、メダカPLCZが核移行配列を欠いており、哺乳類(マウス、ヒト)PLCZとは異なってマウス卵核に移行しないことを見出した(Itoh, et. al., 2007)。
メダカPLCZ遺伝子の種間多様性を解明するために、Oryzias属の近縁種4種(ハイナンメダカ、インドメダカ、ルソンメダカ、セレベスメダカ)の精巣よりcDNAライブラリを調整し、インドメダカ、セレベスメダカのPLCZcDNA塩基配列を決定した。メダカ(O. latipes)は種内における遺伝的多様性が極めて大きいことが知られているが、インドメダカ、セレベスメダカのPLCZcDNA塩基配列はメダカ(O. latipes)のそれに非常に類似していた。受精関連遺伝子が大きな多様性を有することを予想していたが、今回得られた結果は全く正反対の結果であり、受精関連遺伝子は何らかの機構によってその多様性を制限されている可能性も考えられる。近縁種以外の魚種におけるPLCZ cDNA塩基配列を明らかにするために、シロサケ、ニシン、カタクチイワシ、ムギイワシ、イシモチ、ネンブツダイ、ゼブラフィッシュの精巣サンプルを収集し、解析を進めつつある。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】2,900千円 (直接経費: 2,900千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】18310038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / 動物 / 遺伝学 / ストレス / 遺伝子 / 細胞・組織 / メダカ / 突然変異 / 魚類

【研究成果の概要】

放射線高感受性ric1細胞は、DNA2本鎖切断の修復が遅延しており、γ線による断片化を伴う細胞死が起きない。緑色蛍光蛋白質(GFP)遺伝子を生殖細胞特異的に発現するric1系統を用いたところ、卵割期にすでにric1生殖細胞は、放射線高感受性であり、生殖腺移行後に孵化率に影響を及ぼさない線量に対して大きな性差があることも分かった。また、酸化損傷修復に関わるOGG1遺伝子の突然変異ホモ接合体メダカを作製した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】17,820千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 2,520千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】15104009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 発生・分化 / 動物 / ゲノム / 遺伝子 / バイオミネラリゼーション / 形態形成 / 軟体動物 / 貝殻形成 / 発生進化学 / 発生遺伝学 / Lymnaea

【研究成果の概要】

本計画では,(1)貝殻形成のマスター遺伝子,(2)貝殻分泌の制御因子,(3)貝殻の左右非対称性の制御因子の単離・同定と機能の解明を通して,貝殻の進化過程や進化機構を考察することを目的とした研究を行い,以下の成果を得た.
(1) 殻体形成のマスター遺伝子
転写調節因子engrailedと分泌成長因子dppのモノアラガイでの相同遺伝子の発現パターンを調べた結果engrailedは他の軟体動物と同様に貝殻腺の周縁において発現している一方で,dppはカサガイとは異なり,陥入している貝殻腺の右側で発現していることを発見した.
(2) 貝殻分泌の制御タンパク質
モノアラガイを含む有肺類8種から貝殻基質タンパク質ダーマトポンティンを同定して系統解析を行い,有肺類の中で少なくとも2回独立に遺伝子重複が起きたこと,化石記録との比較からその重複は中生代以降に起きたことを明らかにした.また,アコヤガイでは,著しくアスパラギン酸に富んだ超酸性貝殻基質タンパク質アスペインの構造を明らかにし,アスペインがカルサイトの選択的沈殿の制御因子であることを発現パターンの解析とin vitroの結晶成長実験によって示した.
(3) 巻貝の巻きの制御因子
モノアラガイの左巻き個体の外套膜の左側と右側で非対称的に発現している遺伝子をHiCEP法を用いて網羅的に探索し,合計11588個の遺伝子が外套膜で発現していること,また左右で発現量が有意に異なる遺伝子が数十に及ぶことを示した.左右で大きな変動を示す20個の遺伝子について,その構造と機能の解析を継続して行っている.

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2003 - 2007

【配分額】106,210千円 (直接経費: 81,700千円、間接経費: 24,510千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】14206032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 発現制御 / 動物 / 着床 / インターフェロン / ケモカイン / トロホブラスト細胞 / 子宮内膜 / IFNτ / プロモーター / ケモカイン・レセプター / シバヤギ / ヒツジ / トロホプラスト細胞 / 接着因子 / INFτ / エンハンサー / コアクチベーター / IP-10

【研究成果の概要】

IFNτ遺伝子の発現制御機構では、トロホブラスト細胞特異的な発現と時期特異的な(着床期のみ)発現メカニズムを解明することが目的であった。トロホブラスト細胞特異的な発現は、Cdx2という転写因子を強制発現することによって、これまでどのIFNτ遺伝子発現制御機構解明システムでも成しえなかった細胞特異的な発現を可能にした。さらに、この転写因子が確実にヒツジ・トロホブラスト細胞内に存在し、またIFNτ上流域に結合することも証明した(Imakawa et al.,論文5)。しかしながら、IFNτ遺伝子の時期特異的な発現の解明までには至らなかった(Nojima et al.,論文3)。
子宮内膜で妊娠特異的に発現する因子群は、妊娠・非妊娠子宮のcDNAサブトラクション法で同定した(Nagaoka et al.,論文1)。妊娠子宮内では、CXCケモカイン(IP-10,MIG,ITAC)などが特異的に発現していた(Imakawa et al.,論文6)。これらは子宮内膜上皮細胞直下に存在する単核球(マクロファージ)で発現されており、胚IFNτにより制御されている(Nagaoka et al.,論文3)。子宮単離細胞などを駆使しながらCXCケモカインに関連あるいは連動する遺伝子の発現解析とその制御でもかなりの知見を得ることができた。これは、毎年秋に行うアメリカ農務省での採材・実験(Dr. Ron Christensonとの16年に亘る共同研究)での成果である。子宮内でのIP-10は、子宮内腔に向かって濃度勾配を形成する。そのIP-10は胚側のケモカイン・レセプター(CXCR3)によって感知され、その勾配に向かって胚は着床部位へと遊走する(Nagaoka et al.,論文2)。この遊走中、胚はインテグリン(α_5,α_v,β_3)を発現するようになり、子宮上皮細胞のフィブロネクチンを介して接着を開始する(Imakawa et al.,論文6)。一方、子宮間質側でも濃度勾配を形成するIP-10は、母体側免疫細胞とくにNK細胞のレセプターによって感知されるため、NK細胞は胚トロホブラストに向かうように遊走してくる。この遊走中、NK細胞はインターロイキン(IL-10)を発現するため、子宮内環境は妊娠成立の方向へすすんでいく(Imakawa et al.,論文4)。
ヒツジES・TS細胞の研究だけは頓挫してしまった。研究分担者の田中らは、マウスでTS細胞の樹立に成功していた。その方法を駆使し数々の樹立実験を試みたが、ヒツジやヤギでは困難を極めてしまった。また、トロホブラスト細胞の初代培養系は形質の転換が著しく、3日以上の形質保持はできなかった。以上のように、本研究期間、胚トロホブラスト細胞の子宮上皮細胞への着床(接着)機構を明らかにすることが出来た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2005

【配分額】53,300千円 (直接経費: 41,000千円、間接経費: 12,300千円)