【研究領域課題番号】18H04135 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / 炎症 / 遺伝子 / メダカ / 精巣卵 / 腎臓 / 好中球 / 放射線影響 / 低線量率 / 行動 / 低線量放射線 / 遊泳行動 / 遺伝子発現解析 / 酸化ストレス / 赤血球 / 遺伝子発現 / 低線量率放射線 / 精巣

【研究成果の概要】

野生型メダカに7日間にわたって総線量100mGyのガンマ線を照射した。全身の連続組織切片を用いて各器官の組織変化を調べた。B型精母細胞の数の減少と、鰓上皮の増殖の低下が観察された。精巣卵形成には、線量率効果がなく、50mGy急性照射で精巣卵が生成された。トランスクリプトーム解析では、解糖系やペントースリン酸経路に関連する遺伝子の発現が抑制されていた。また、抗酸化に重要な役割を果たすNADPHの産生が亢進していた。照射中の遊泳行動をビデオ撮影し、数値化すると照射魚の遊泳行動は、照射期間の5日目と6日目に向上した。クロレラを摂取すると、サイトカインと炎症メディエーター遺伝子の発現が低下した。

【研究の社会的意義】

慢性的な炎症状態の持続は様々な疾患の原因となることが近年急速に明らかになっているが、軽微な炎症反応は自然と治癒・沈静化するためにこれまで大きな注意を払われてこなかった。低線量率長期被ばくが脊椎動物（メダカ）の体のハード（組織構築）とソフト（行動と遺伝子発現パターン）に与えるインパクトを網羅したデータを収集し、RNA-Seq解析とマクロファージと好中球の動態と精巣卵形成が低線量率長期被ばくの生物影響評価に有効な指標となることが明らかにされた。照射下での遊泳行動には、変化が認められたので、再現性と線量依存性の確認が必要である。また、未成熟期での亞致死線量照射に発癌抑制効果があることを示した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】15F15382 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メダカ / 放射線 / ホルモン / 紫外線 / 細胞死 / DNA損傷 / 電離放射線 / ナマズ / 赤血球 / コメットアッセイ / ノニルフェノール / 放射線影響 / 環境 / 血球

【研究成果の概要】

メダカは、飼育の容易さと飼育環境の温度域も広く、海水耐性も強いことから環境毒性試験に広く用いられている。本研究では、放射線、紫外線、内分泌撹乱物質、重金属による刺激後のメダカから血液を採取して血球におけるDNAダメージと血清内での分子変化の解析から生物影響を解明し、突然変異体と野生型を比較することで関連する遺伝子機能を明らかにすることを目指した。
本年度は、成魚の紫外線UVA照射による急性生物影響を赤血球におけるDNA損傷をγ-H2AX とコメットアッセイにより検出した。また、内部組織においても卵巣中の卵形成に急性障害が見られ、眼の網膜、脳、脊髄にも細胞死などの影響もでること、p53変異体では、電離放射線と同様に影響の程度が小さいことを確認した。今後、作製したサンプルからUVA照射した成魚の肝臓、腎臓、脾臓などの組織変化を調べるとともに、特に魚類の腎臓、脾臓、肝臓などに存在する褐色の色素を持ったマクロファージの集塊であるメラノマクロファージセンター（異物や老化した細胞を非特異的に貪食、消化して他の細胞に受け渡す機能を有すると考えられている）のUVA照射後の形成についても検討している。
また、4-Nonylphenol (4-NP)にばく露したメダカ成魚赤血球の形態異常、小核形成とアクリジンオレンジ染色による細胞死の検出を行い、濃度依存的にそれらが増加することを定量化した。先行研究で行なったナマズへの影響と比較したところ、メダカはより4-Nonylphenol (4-NP)に対する感受性が高く、環境中の毒性化合物の検出系として適していることが示された。

【研究種目】特別研究員奨励費

【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】21241016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / 突然変異 / メダカ / マウス / 細胞死

【研究成果の概要】

放射線によるDNA損傷に対しては、DNA修復機構と細胞周期チェックポイント制御機構、損傷をもつ細胞を安全に排除するためのアポトーシス機構が協調して働いている。これに関わる遺伝子機能の多く同定されているが、個体レベルでの突然変異生成の組織特異性や、栄養条件や環境条件により放射線誘発突然変異生成にどのような差が生じるかについては今後の課題である。本年度は、個体内の生細胞を最終的対象するための解析モデルを作製することを目的として、以下の成果をえた。
1)TetO-GFP/tetRシステム細胞モデルの作製
tetracyclin operatorをプロモーター内に持つCMV-tetO-GFPユニットとTet repressorを導入したマウスとメダカ培養細胞(random integration)を作製した。フローサイトメーターを用いた実験から細胞の自然突然変異率と放射線誘発性の突然変異について計算する手法を開発した。
2)ストレス応答を可視化するメダカ系統の作製
ストレス誘導のかかるp21遺伝子のゲノム配列を解析し、発現制御領域を同定した。このプロモーターで制御されるGFP遺伝子を導入した培養細胞株を樹立し、放射線での発現誘導を確認した。
3)遺伝子維持機構不全突然変異体メダカ系統の作製
8-oxoGを除去するDNAグリコシラーゼ遺伝子であるOGG1遺伝子をノックアウトしたメダカを作製した。
これらの成果は、本年度採択された基盤S研究で有効に活用される予定である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009

【配分額】20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】21221003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / 突然変異 / メダカ / マウス / 細胞死 / 生殖細胞 / 咽頭歯 / DNA修復

【研究成果の概要】

放射線の生物影響を真に理解するには、分子から細胞レベルの知見から生体内のネットワークとしての組織応答を知ることが必要である。本研究では、新規改変遺伝子導入技術を利用して、放射線影響の可視化定量評価の系をマウス及びメダカで開発した。さらにメダカで細胞増殖能の高い組織の放射線照射後の応答を評価し、マウスとは異なる新規の応答を見いだした。マウスでも胎児期の腸では、成体と異なり、放射線照射後もアポトーシスが誘発されないで、増殖制御が進行するという報告があり、メダカ成体との共通性が示唆される。これによりゲノム損傷ストレスに対する脊椎動物に普遍的な応答解明の基盤が構築された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-04-01 - 2015-03-31

【配分額】99,190千円 (直接経費: 76,300千円、間接経費: 22,890千円)

【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】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】16201011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

突然変異体 / TILLING / メダカ / 逆遺伝学 / 環境変異原 / 放射線 / 逆遺伝学(Reverse Genetics) / 環境変動 / 紫外線

【研究成果の概要】

環境因子の生物影響を考える上で、突然変異は重要な位置を占める。本研究は、突然変異生成機構の制御メカニズムを個体レベル・組織レベルで解析する事を最終目標として、メダカをモデル生物として用いた新たな解析系を構築する事を目指したものである。この新たなシステム構築の一環として、メダカにおける「逆遺伝学的手法の確立」と「組織特異的遺伝子発現系の確立」を目指した。前者については、TILLING法に依るメダカ突然変異個体作成系の確立を行った。ENU処理したメダカ(GO)由来のF1雄を約6,000ライン樹立し、それらから精子とゲノムDNAのライブラリー化を行った。このライブラリーを用い、TLS DNA polymeraseの一つであるRev1遺伝子の変異体スクリーニングを行い、2個のヌル変異体を含む16個の変異体を得ることに成功した。これらの変異体について、その機能解析を行ったところ、DNA合成活性を失った変異体、他タンパクとの相互作用を失った変異体等、様々なタイプの変異体が得られている事が確認できた。「逆遺伝学的手法の確立」に成功し、目的遺伝子変異体の作成を自由に行えるようになった。また後者についても赤外レーザを用いた遺伝子発現制御系の確立を行う事ができた。しかしながら、本技術のメダカへの応用は現在進行中である。本研究で確立した「逆遺伝学的手法」との併用に依るユニークな遺伝子機能解析系の確立の技術的障壁が全て克服でき、今後の応用が期待できる。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円)