【研究分野】基礎獣医学・基礎畜産学

【研究領域課題番号】24658244 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

初期発生 / 細胞分化 / 母性mRNA / 2細胞期胚 / 4細胞期胚 / 初期胚 / 発生 / 分化 / 卵母細胞 / 卵

【研究成果の概要】

初期発生期における細胞分化に関与する母性mRNAを探索するために、RNAシーケンス行った。その結果、大部分の母性mRNAは受精後急激に分解されるが、約30％は急激な分解から逃れており、さらに全体の7.6％に相当する691遺伝子由来のものは1細胞期の間にほとんど分解されないことが明らかとなった。また、これら急速な分解を受けないものに機能的特徴があるかどうかを調べるために、gene ontology解析を行ったところ、転写に関わる遺伝子が顕著に多いことが分かった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】小児外科学

【研究領域課題番号】24592700 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腸管神経 / 発生 / 分化 / 幹細胞 / 再生医療 / 神経堤細胞 / ヒルシュスプルング病 / ヒルシュスプルング病類縁疾患 / hypoganglionosis / 腸管グリア / 神経堤幹細胞 / 網羅的遺伝子解析 / 次世代シーケンサー

【研究成果の概要】

腸管神経の先天的異常により外科的手術を含めた治療が必要な疾患に対して、幹細胞移植治療により腸管神経の再生が可能になることを最終的な目標として研究を行ってきた。再生治療を計画する上で病気の原因を知ることが必要との考えの下、hypogagnlionosisの検体を用いて網羅的遺伝子解析を行い、2つの病因に関連しうる候補遺伝子を同定した。また腸管における神経とグリアの比率を定量的に解析し、hypoganglionosisにおいては神経よりもグリアがより減少していることを示した。病態解明の観点から重要な所見であり、将来的には神経のみならずグリアについても再生を促す必要があると考えている。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】水産化学

【研究領域課題番号】19108003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水産学 / 魚類 / ゲノム / 発生・分化 / 筋肉 / ミオシン / 発生分化 / ミオシン重鎖 / 転写制御 / トラフグ / 小型魚類 / 発生 / 分化 / 発生・文化 / 遺伝子発現解析 / レポーターアッセイ

【研究成果の概要】

本研究では、筋肉の性質を最終的に規定するミオシン重鎖遺伝子(myosin heavy chain gene, MYH)に着目し、その発現の多様性が魚類の筋肉の構造や機能に密接に関わることを示すとともに、それらの発現制御に関わる転写ネットワークの一端を明らかにした。これら成果は、筋線維のタイプの決定機構を利用した肉質の改良や、筋成長の分子機構に基づく効率的な育種など、水産業への貢献にもつながることが期待される。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2007 - 2011

【配分額】103,350千円 (直接経費: 79,500千円、間接経費: 23,850千円)

【研究分野】眼科学

【研究領域課題番号】19592038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

網膜 / 視機能 / 発生 / 再生 / 炎症 / サイトカイン / 分化 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

自然経過では再生しない網膜視細胞を分化誘導し、網膜機能を再生することは、現代の大きな課題の一つである。しかし、これまでの研究では、網膜細胞の中でも視細胞は誘導されにくいことが知られていた。一方、再生すべき網膜微小環境では通常とは異なった各種シグナルが活性化されている。その中で今回我々は、視細胞分化と、炎症刺激でも活性化されるNotchシグナルの関係を分子レベルで解析し、Numbが視細胞分化を許容し得ることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】解剖学一般(含組織学・発生学)

【研究領域課題番号】19790149 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生学 / 形態形成学 / ゼブラフィッシュ / ミエロイド / 発生 / 分化 / 血液 / 造血 / トランスジェニック / GFP

【研究成果の概要】

赤血球、リンパ球系細胞、ミエロイド系細胞など異なる機能を有する血液細胞は、共通の造血幹細胞から発生してくると考えられているが、その分子メカニズムは十分に理解されていない。私はミエロイド系細胞がどのような転写因子により制御され発生分化してくるのかをミエロイド特異的遺伝子であるlysozyme Cのプロモーターを用いて、さまざまな転写因子の強制発現と機能阻害をすることにより明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,780千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 480千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】19109003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生 / 細胞社会 / カスパーゼ / 分化 / ショウジョウバエ / マウス / イメージンク / 神経発生 / 非対称分裂 / イメージング

【研究成果の概要】

発生は試行錯誤の繰り返しで進んで行くと考えられ、試行錯誤の過程では、不適切なシグナル受容によって絶えずストレスにさらされていると考えられる。本研究では、個体レベルでのストレスシグナル可視化技術の問題点を解決することで、個体発生における細胞死シグナルの揺らぎを生体内で可視化した。その結果、細胞社会からなる組織・器官形成における細胞死シグナルのダイナミクスおよびその生理的意義が明らかになった。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2007 - 2011

【配分額】109,720千円 (直接経費: 84,400千円、間接経費: 25,320千円)

【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】実験病理学

【研究領域課題番号】13770114 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

EAT / ノックアウト・マウス / bcl-2 / 発生 / 初期胚 / 胎児性癌 / 胚性幹細胞 / アポトーシス / 分化 / 胎児性癌細胞 / 遺伝子ノックアウト法

【研究成果の概要】

EAT遺伝子は、ヒト胎児性癌細胞(EC細胞)の分化初期に発現が上昇する遺伝子として単離され、bcl-2関連遺伝子に属する。培養細胞において抗癌剤によって誘導されるアポトーシスを抑制することが示されている。本遺伝子のノックアウト・マウスは胚性致死であることが知られている。本研究では、さらにEATの発生段階および個体レベルでの機能を詳細にするために、マウスEC、ES細胞においてEATを欠損させ、アポトーシス、細胞増殖、分化に対する機能解析を行なうこと、コンディショナル・ノックアウトマウス作製により個体レベルでの機能解析を行なうことを目的とする。
1.EATをコンディショナルにノックアウトするためのターゲッティング・ベクターを作製した。EATは、3ヶのexonからなるが、(1)exon1の両端にloxP配列を挿入したベクターおよび、(2)exon2の両端にloxP配列を挿入したベクターの2種類のターゲッティングベクターの作製を終了した。
2.上記ターゲッティング・ベクターをF9細胞、ES細胞に導入し、一方の対立遺伝子でexon1を挟むようloxP配列が挿入されたES細胞を10クローンを得た。現在これらのクローンを用いてマウスを作製している。
EATは初期胚発生過程のみならず、成獣の多くの臓器(主に上皮)で発現している。コンディショナル・ノックアウトマウスを作製し、成獣でEAT遺伝子をノックアウトすることにより、EATが機能している臓器やEATが果たしている機能が解明されると期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】11780568 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

bHLH型転写因子 / Notch / Jagged1 / オリゴデンドロサイト / アストロサイト / 転写因子 / Mash1 / 発生 / 分化 / グリア / bHLH

【研究成果の概要】

オリゴデンドロサイトの発生はNotchシグナリングによって調節されている。すなわち、神経軸策の表面にはリガンドであるJagged1が発現しており、この情報がオリゴデンドロサイト前駆細胞が発現しているNotch受容体に伝わるとオリゴデンドロサイトの発生が抑制される。私はこのNotchシグナリングの下流にベーシック・ヘリックス・ループ・ヘリックス(bHLH)型転写因子Mash1を見いだした。Mash1はオリゴデンドロサイトに促進性に働き、これをHes5、IdsなどのHLH型転写因子が抑制性に調節している可能性を示した。さらに、オリゴデンドロサイト前駆細胞株であるCG4細胞を用いてMash1蛋白質のDNA結合活性をゲルシフトアッセイ法を用いて測定した。前駆細胞には活性型Mash1が存在するが、オリゴデンドロサイト、またはアストロサイトに分化誘導をかけたCG4細胞にはMash1の活性は検出されなかった。ところが誘導の前後でMash1-mRNAの量は変化しなかった。Mash1の活性はId2、3、4によって調節されているらしい。Id2、3、4-mRNAはオリゴデンドロサイト分化誘導開始後一過性に発現が消失し72時間後には再び強く発現していた。一方、CG4細胞をアストロサイトへ分化誘導をかけた際には持続的なIdsの発現上昇が見られた。未分化なCG4細胞にHes5やId2を強制発現させると、細胞分化に特徴的な突起伸展が見られた。Mash1ノックアウトマウスの発達段階の脊髄を解析したところオリゴデンドロサイトの分化遅延を示唆する結果が得られた。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】10670757 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MAPキナーゼ / ERK / p38 MAPキナーゼ / JNK / 発生 / 腎 / シグナル伝達 / 腎発生異常 / P38MAPキナーゼ / 後腎間葉細胞 / p38MAPキナーゼ / P38 / MKP-1 / 分化 / p38

【研究成果の概要】

細胞内シグナル伝達の中核的酵素MAPキナーゼ(MAPK)スーパーファミリーの腎発生における意義を検討した。まずMAPKとMAPK不活化酵素MAPK phosphatase 1(MKP-1)の腎における発現を検討した。Extracellular signal-regulated kinase (ERK)とp38MAPK(p38)、MKP-1は幼若腎に強く発現し、c-Jun N-terminal kinase (JNK)は成熟腎に発現した。活性型のERK、p38、JNKの発現もそれぞれの蛋白発現と相関した。免疫組織学的検討では、ERKはネフロン形成に伴って皮質から髄質側へ移行した。これに反し、p38は腎全体にびまん性に発現した。MKP-1の空間的発現はp38のそれと同様であった。JNKは成熟腎の尿細管すべてに発現した。
次に腎発生における機能的意義を検討した。ラット腎をERK活性化酵素MEK阻害剤PD98059、UO126、またはp38阻害剤SB203580存在下で培養、腎成長ネフロン形成、尿管芽分岐への影響を検討した。,ERKはネフロン形成と尿管芽成長に、p38は腎成長とネフロン形成に関与することが示された。
ERK、p38が腎発生において必要であることから、ERK、p38の異常により腎発生異常が生じる可能性が考えられる。そこで最も頻度の多い腎奇形、異形成腎におけるMAPキナーゼの発現を検討した。胎生10週-21歳のヒト多嚢胞性異形成腎6例につき検討、嚢胞壁におけるp38、ERKの発現増加、活性化と、JNK発現低下を認めた。同様の変化は多発性嚢胞腎モデルpcyマウス嚢胞壁にも観察された。
p38が腎成長、ネフロン形成に、ERKがネフロン形成に関与することから、腎成長、ネフロン形成に関与書,するbFGFのシグナル伝達におけるMAPキナーゼの役割を検討した。培養後腎間葉細胞においてbFGF刺激によりp38、ERKは活性化され、細胞増殖・遊走を媒介することが示された。
多嚢胞性異形成腎には尿路閉塞が高頻度に合併し、発症への関与が示唆される。そこでヒツジ胎仔尿路閉塞モデル腎におけるMAPキナーゼの発現を検討した。胎生期尿路閉塞腎の嚢胞、異形成尿細管において、細胞増殖亢進に伴いp38、ERK、P-ERKの発現増加、JNKの発現減弱が認められ、嚢胞形成に関与することが示された。
以上、正常、異常腎発生におけるMAPキナーゼの意義が明らかにされた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1998 - 2001

【配分額】2,900千円 (直接経費: 2,900千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07409001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカン / サイトカン受容体 / シグナル伝達 / 造血 / アポトーシス / 分化 / RAS / STAT / サイトカイン / サイトカイン受容体 / 血管内皮 / 発生 / 誘導遺伝子 / 細胞分化 / 造血因子 / JAK / Ras / 幹細胞 / 造血細胞 / 増殖 / 細胞死 / キナーゼ / 細胞増殖

【研究成果の概要】

IL-3/GM-CSF/IL-5受容体の変異体を使ったシグナルの解析からRASとSTAT5という二つの主要なシグナル伝達経路が明らかになってきたので、これらの活性化とサイトカイン機能との関連を中心に研究を展開した。造血細胞はその増殖だけでなく、生存にもサイトカインによる刺激を必要としており、RASの活性化は造血細胞においては細胞死の抑制に重要であることを明らかにした。さらに、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とPI3キナーゼ経路の両方を使って細胞死を抑制していること、またサイトカイン除去による細胞死にもcaspaseが関与することなどを明かにした。一方、多くのサイトカインはSTAT5を活性化するが、その生理的意義を明らかにするために、STAT5誘導性遺伝子の分離を行い、SH2ドメインをもつ新規シグナル分子CIS,IL-6ファミリーのサイトカインOncostatin M(OSM)などを同定した。CISはサイトカインのシグナルをnegativeに制御する分子であることを示した。優勢抑制型のSTAT5変異体を用いた実験から、STAT5が造血細胞の細胞あるいは赤芽球分化に重要な機能をもつことを明らかにした。さらに、STAT5とRASによるシグナル経路がクロストークすることも示した。STAT5誘導遺伝子として同定されたOSMの機能の検索を行い、胎生期での血球発生過程や生殖細胞などに作用があることを示した。また、遺伝子クローニングによりOSM受容体の分子構造も明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1998

【配分額】36,500千円 (直接経費: 36,500千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】07309001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多様性 / 相互作用 / 細胞分化 / 再帰性 / 人工生命 / 生命の起源 / 発生 / 複雑性 / 分化 / 老化 / 共進化 / 複製 / 突然変異

【研究成果の概要】

昨年の研究会を通して多様性と再帰性の問題が生命システムを考える上で重要であると認識された。これを踏まえて、個体と全体の関係、生物集団の社会性、やわらかな再帰性の3つの話題を中心として密度の高い研究集会を行なうとともにそれぞれのテーマでの研究を進めた。研究会ではまず、これまでの生物への理論的アプローチを概観し何が欠けているかを議論した。郡司は内部的な立場から生命の理論を構築することを進め、田崎は自然現象とモデルの対応のあり方についての考察を行なった。ついで、共生や生態系を例にして相互作用のもたらす多様さと複雑さを議論した。甲山は森林の動的な複雑さを調べた。一方、高木はガウゼの古典的実験をとらえなおしてこういった相互作用の重要性を指摘した。
しかし、進化を通してあらわれてきた生命を議論する際には、かならずしも現存する生物を記述しているだけでは真の理解には到達できない。宝谷はリポソームと細胞骨格からなる人工細胞システムを作ることでこの方向の研究を進め、柳川はマリグラヌ-ルの実験によって生命の起源での動的な多様さを調べている。このような中から、再帰的な構造としての現在の遺伝子型の生命が現われて来たかは理論的に重要な問であり、その方向に向けての研究が金子、池上らにより進められている。さらに、こういった問題意識をふまえて四方は生命を構成的に捉えるべく生命創製の実験を進めている。
一方、現在の生物では発生過程に、相互作用と再帰構造の生成は見られている。桂は遺伝子の相互作用の観点からの研究を進めている。また、研究会では発生における相互作用の問題の典型として等価群の問題が議論された。
かなり広い分野、しかも実験と理論にまたがる、新しい研究プロジェクトであったが、この2年を通じて共通する問題意識が明確化され、今後の研究方向を考えて行くうえで有用な示唆が得られたと考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)