【研究領域課題番号】21H02693 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / 寿命 / 代謝 / がん化 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

我々は、老化に関与する可能性がある分泌タンパク質としてNTを見出したので、NTが老化・代謝・がん化に与える影響をさらに具体的に明らかにすることを目的として研究を進めた。
本年度までの研究成果から、NTはヒト線維芽細胞IMR90細胞の老化を惹起する機能を有することを示唆する結果が得られている。本年度は、まずNT欠損マウス胎児より調製したMEFを用いた解析を行った。その結果、NT欠損マウス由来のMEFでは継代数の増加に伴う細胞老化が抑制されることを見出した。続いて、NT欠損マウス個体レベルでの解析を試みた。NT欠損マウスは通常飼育下では野生型と比べて体重に変化は無く、雌雄ともにインスリン感受性にも差は認められなかった。そこで、脂肪組織に対して生理的な条件下で老化を引き起こすために高脂肪食負荷を行い、インスリン感受性の変化を検討した。その結果、NT欠損雄マウスでは高脂肪食負荷時において、インスリン感受性が改善しており、そのことは血中Hb1Ac値の低下からも確認された。さらに、脂肪組織における老化シグナルの発現を確認したところ、NTM欠損マウスの脂肪組織ではIL-6などの老化関連遺伝子の発現減少が確認された。
そこで、NTの阻害剤は抗老化・糖尿病の治療薬になりうるという仮説の下、NTに対する中和抗体の作製を試みた。NTリコンビナントタンパク質もしくはNTM強制発現細胞をマウスに免疫したのちに、抗体産生ハイブリドーマを作成し、抗NTモノクローナル抗体を生産するクローンを選択した。得られたモノクローナル抗体をIMR90細胞に作用させたところ、Ras強制発現に伴う老化惹起を緩和する効果を有するクローンが見出された。したがって、我々はNTMに対する中和抗体の取得に成功したと考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】20H00427 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

寿命 / 老化 / 魚 / アユ / ニシオンデンザメ / 成長 / 魚類 / ゼブラフィッシュ / オンデンザメ

【研究成果の概要】

超長命魚としてオンデンザメのゲノムシーケンスを行った。ゲノムは断片化しているものの、幾つかの老化関連遺伝子は抽出でき、ハダカデバネズミなど既報の長命種において長寿命への寄与が示されているヒアルロン酸合成酵素などにおける類似性が認められた。また、短命種のアユについては、群馬県水産試験場で維持している遺伝的に均一な純系に近い群馬系統を用い、産卵・排精前後の各組織の採取を行った。産卵・排精後のアユでは急激に体重が減少し、雌雄60尾ずつの試験魚が1－2ヵ月で死亡したが、筋肉における比較RNA-seqから発現変動遺伝子を抽出し、エンリッチメント解析を行った結果、産卵・排精後のアユでは筋委縮が起きており、老化細胞が蓄積していることが示唆された。
一般的な魚類が示す筋肉の抗老化特性については、ゼブラフィッシュを用いて骨格筋の空間的トランスクリプトミクスを行った。空間的トランスクリプトミクスの結果、従来の骨格筋の解剖学的分類より高解像度で魚類筋肉の構造を明らかにすることが出来た。例えば、中間筋は速筋と遅筋の中間的性質を示し、従来は体側部の速筋と遅筋の間に分布するとされていたが、本解析では背側と腹側にも大きく広がっていることが示された。また、速筋は6つの領域に分割でき、特に腹側の一部領域では筋形成が活発に起きていることが示された。魚は筋肉が終生的に成長し、老化が抑制されている。本結果は、筋肉の特定の領域で終生的な筋形成が行われている可能性を示すものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)

【研究領域課題番号】19KK0161 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

成長 / 筋肉 / 老化 / ゼブラフィッシュ / 近縁種 / 終生成長 / 寿命 / 体サイズ

【研究成果の概要】

魚類の体幹骨格筋は、解剖学的に遅筋、速筋、中間筋の3種類に分かれる。魚類骨格筋のもう一つの特徴は、成熟後も新生筋線維の形成が継続していることで、これが魚類の成長の鍵となっている。しかし、それぞれの筋肉の内部的な違いや、継続的な筋線維形成の基礎となるオミックスレベルの分子機構については、ほとんどわかっていない。昨年度に引き続き、ゼブラフィッシュの成魚と稚魚を用いた空間的トランスクリプトミクスデータを解析した。先行研究では中間筋は、体側部において速筋と遅筋の間に分布するとされていたが、本研究では背側や腹側にも大きく広がっていることが明らかになった。また、中間筋特異的に発現する複数の遺伝子を同定し、これらは中間筋マーカーとして使えると期待される。速筋の腹側部分は速筋型ミオシン重鎖を発現するが、他の速筋部分とは明確に異なるクラスターとして分類された。速筋の腹側部分や遅筋ではmyoDが他の領域より強く発現し、これら領域が魚類特異な成熟後の筋成長に寄与している可能性がある。また、これら筋形成が活発な腹側領域ではIGF結合タンパク質であるIGFBPの幾つかのパラログが特異的に発現することが明らかになった。IGFシグナルは成長や老化に寄与するが、IGFシグナルを調整するIGFBPは複数種存在し、魚類ではさらに多様に分化しており、それぞれの機能は明確でない。特定のIGFBPの発現が、魚類の特異な筋成長に寄与する可能性があり、今後検討が必要である。
また、研究協力関であるバングラディシュ農業大学では、ゼブラフィッシュ近縁種でゼブラフィッシュよりも大型に成長するベンガルダニオ（Devario devario）を捕獲し、現在飼育している。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2019-10-07 - 2025-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】水圏生命科学

【研究領域課題番号】17H03869 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

寿命 / 老化 / 魚 / 筋肉 / 成長ホルモン / 体サイズ / 成長 / オートファジー / 魚類 / ゼブラフィッシュ / 幹細胞 / オンデンザメ / mTOR / 水産学 / 比較トランスクリプトーム / 比較ゲノム

【研究成果の概要】

魚類は様々な抗老化特性を示し、ヒトの最大寿命をはるかに超える長命種や一年未満で死ぬ短命種など寿命や老化の多様性を探る興味深い対象である。本研究では魚類の示す抗老化特性の一つである筋肉の終生的成長や再生能力維持に関し、成長と老化のバランスを制御するmTORシグナルの老齢段階での亢進が魚類では抑制されている可能性を提示した。また、mTORシグナルの過剰な促進は成長を促進するが、それはオートファジー、DNA修復経路などの様々な重要な抗老化プロセスを犠牲にしており、その結果老化を促進することを示した。また、短命魚における生殖後の老化細胞蓄積の可能性、長命魚における長命種共通の遺伝子進化を明らかにした。

【研究の社会的意義】

脊椎動物は種によって成長や寿命が多様である。魚類は様々な抗老化特性を示すが、mTORなど脊椎動物に共通する寿命や老化の制御機構において、加齢段階で哺乳類とは異なるを活性を持つことが示された。また、これらカスケードを人為的に操作することで、成長のバランスが崩れると、どのようなメカニズムで老化が促進されるかを明らかにした。こうした知見は脊椎動物一般の老化や寿命を考える上で重要である。また、魚類の短命種や超長命種について、幾つか寿命特性と関連する可能性のある遺伝子やカスケードを見出した。これらについては今後さらに検討が必要であるが、脊椎動物の新しい寿命や老化の制御機構の発見につながる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】17H01537 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / SASP / RNA結合タンパク質 / 転写後調節 / 寿命 / 代謝 / インスリン感受性 / シグナル伝達 / 遺伝子発現

【研究成果の概要】

我々は、RNA結合蛋白質Mex3Bの欠損マウスが野生型と比較して寿命が優位に延長し、さらに細胞老化も阻害されていることを見出した。近年、細胞老化(senescence)と個体の老化を結びつける現象としてSASP（老化した細胞がサイトカイン、成長因子、細胞外基質など多種の蛋白質を細胞外に放出する現象）が注目されている。本研究　において、我々はMex3BがSASPにおいて細胞外放出されるタンパク質群のmRNAに結合して発現を調節していることを見出した。さらに我々は、新規の分泌タンパク質SIF-2を同定し、Mex3Bの下流において細胞老化に重要な役割を担っていることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

近年、老化細胞を除去したマウスの寿命が延長することが示され、細胞老化が個体老化の原因の一つであることが明らかとなったが、細胞老化が個体老化を誘導する分子機構には不明な点が多い。本研究により同定された細胞老化に重要な役割を果たす新規細胞外分泌タンパク質SIF-2の機能が明らかになることにより、細胞老化ならびに個体老化の分子機構の解明に新たな進展が期待される。さらに、本研究で得られた知見をもとに、SIF-2やその受容体に対する抗体や低分子化合物による老化制御、リコンビナントSIF-2によるがん細胞の老化誘導など社会的インパクトの高い応用が可能であると期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)

【研究分野】食生活学

【研究領域課題番号】15K12349 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インスリンシグナル / 老化 / 老化関連疾患 / オートファジー / カロリー制限 / 遺伝子改変動物 / WDR6 / mTOR / 寿命 / インスリン感受性 / 脂質代謝 / 代謝 / 生活習慣病

【研究成果の概要】

生物の老化を制御するシグナルとして、インスリンシグナルが重要な役割を担うことが知られている。我々はこれまでの研究で、インスリンシグナルの下流分子として働いているWDR6 (WD repeat protein 6)を同定した。本研究において、WDR6ノックアウトマウスをもちいた解析から、WDR6が細胞の増殖やオートファジー制御に重要な、mTORC1経路に関与していることが示唆された。このことから、WDR6が高等生物における寿命制御に重要な役割を持つことが示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 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】医化学一般

【研究領域課題番号】25670138 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

寿命 / 老化 / 脂肪組織 / 分化

【研究成果の概要】

我々は、RNA結合タンパク質Mex-3Bの欠損マウスの寿命が延長していることを見出し、その分子機構の解明を試みた。Mex-3B欠損マウスは肥満に抵抗性を有し、カロリー制限を行ったマウスの脂肪組織では、Mex-3Bの発現抑制が認められた。この結果から、Mex-3Bの代謝機能臓器が脂肪組織であること、およびMex-3B欠損マウスはカロリー制限と類似した機構で寿命延長している可能性が示唆された。さらに、脂肪細胞分化誘導実験を行った結果、Mex-3Bの欠損により、脂肪細胞分化が抑制されることが明らかになった。この結果から、Mex-3B欠損マウスの表現型の原因として、脂肪細胞分化の抑制が示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】20790306 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / インスリンシグナル / カロリー制限 / 視床下部 / 代謝 / 寿命 / 神経内分泌 / インスリン

【研究成果の概要】

我々は、視床下部特異的遺伝子WD-repeat protein 6 (WDR6)を単離した。WDR6は脱リン酸化を制御するホスファターゼと相同性があり、さらにタンパク質-タンパク質の相互作用に重要なWD-repeatモチーフを持っている。本研究により脳においてWDR6がIRS-4(インスリン受容体基質-4)と物理的に相互作用することを明らかにし、WDR6が脳におけるinsulin/IGF-Iシグナルの制御因子であることが示唆された。今後の研究により、認知症などの発症に関連する神経変性に対する治療薬開発等への応用が期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】実験病理学

【研究領域課題番号】19590396 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / 寿命 / カロリー制限 / SREBP1 / ノックアウトマウス / 脂肪組織 / SREBPI / LXR / 細胞傷害 / 炎症

【研究成果の概要】

カロリー制限(CR)による抗老化・寿命延長作用のメカニズムとして、白色脂肪組織の形質変化(脂肪細胞の小型化、代謝の活性化、炎症の抑制)が重要であり、さらにこの形質変化にsterol regulatory element binding protein (SREBP) 1cが関与している可能性を検証した。CRを行ったSREBP1cノックアウトおよび野生型マウスの解析から、CRによる白色脂肪組織の形質変化のうちSREBP1cにより制御されていると考えられる4つの遺伝子群を同定した。加えて、108週齢現在、自由摂食群、CR群とも、SKOマウスの生存率が抑制されており、またCRに伴う最大体重の減少率がSKOマウスにおいて抑制されているようであった。今後、さらなる検討が必要であるが、本研究成果はCRの作用の一部にSREBP1cが関与している可能性を強く支持するものである。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)