【MHU-1】マウスを用いた宇宙環境応答の網羅的評価

更新 2024年11月25日

Mouse Epigenetics/MHU-1Transcriptome and germ-cell development analyses of mice in space

完了
宇宙利用/実験期間 2016年 ~ 2016年
研究目的 宇宙実験と地上実験(過重力環境)の結果を統合することにより、重力環境の変化下での遺伝子発現/修飾の結果から、生命が1G地球環境で進化し適応したメカニズムを明らかにします。
宇宙利用/実験内容 宇宙環境におけるマウスの各臓器の遺伝子発現変化および生殖細胞に対する影響を評価します。「きぼう」の小動物飼育装置(MHU)による可変人工重力研究システム(MARS)を用い、成体雄マウスを「きぼう」で35日間の長期飼育を行い、地上に帰還後、各サンプルからRNAおよびDNAを抽出し、RNAシーケンスにより遺伝子発現を網羅的に解析するとともにヒストンおよびDNA修飾を解析し、地球環境との違いを解明します。また帰還したマウスより精子を採取し、その性状を解析すると共に、体外受精により次世代を作製し、次世代以降における「きぼう」での長期飼育の影響を解析します。
期待される利用/研究成果 「きぼう」で飼育したマウスは、地上にすべて生存帰還し、サンプルを採取しました。抗重力筋であるヒラメ筋の重量や大腿骨海綿骨の骨量の減少が観察されました。脾臓の恒常性遺伝子の発現変化は、微小重力だけではなく、その他の宇宙環境変化が影響したこと、微重力環境による胸腺の萎縮と人工1gによるその軽減、萎縮した胸腺では細胞増殖関連遺伝子の低下が見られました。宇宙で飼育したマウスの精子産生能力に異常はなく、次世代マウスの成育・繁殖においても異常は観察されませんでした。他の器官については現在、解析中です。
成果報告
関連トピックス
詳細

概要

研究代表者

  • 高橋 智(筑波大学)

研究分担者

  • 工藤 崇(筑波大学)
  • 八神 健一(筑波大学)
  • 村谷 匡史(筑波大学)
  • 秋山 泰身(東京大学)
  • 伊川 正人(大阪大学)
  • 栗崎 晃(産業技術総合研究所)
  • 深水 昭吉(筑波大学)
  • 志賀 隆(筑波大学)
  • 浅原 弘嗣(東京医科歯科大学)
  • 森田 啓之(岐阜大学)
  • 石井 俊輔(理化学研究所)
  • Michael D. Delp(Florida State University)

(注)所属はフライト実験実施時

受賞歴

  1. 小動物ミッションチーム
    ISS Research Awards(Innovation Award)
    "Multiple Artificial-gravity Research System for Rodent Research in Kibo - Current status and future prospective for JAXA mouse habitat missions"
    2019年8月

  2. (ミッション全般)白川 正輝、高橋 智、芝 大、水野 浩靖
    令和2年文部科学大臣表彰(科学技術賞 科学技術振興部門)
    「宇宙マウス飼育システム開発から健康長寿と有人探査への貢献」
    2020年4月

地上予備実験・成果リスト

  1. Morita H, Obata K, Abe C, Shiba D, Shirakawa M, Kudo T, Takahashi S. Feasibility of a short-arm centrifuge for mouse hypergravity experiments. PLoS One, 2015 10(7): e0133981, doi: 10.1371/journal.pone.0133981
  2. Tateishi R, Akiyama N, Miyauchi M, Yoshinaga R, Sasanuma H, Kudo T, Shimbo M, Shinohara M, Obata K, Inoue J, Shirakawa M, Shiba D, Asahara H, Yoshida N, Takahashi S, Morita H, Akiyama T. Hypergravity provokes a temporary reduction in CD4+CD8+ thymocyte number and a persistent decrease in medullary thymic epithelial cell frequency in mice. PLoS One, 2015 Oct 29;10(10):e0141650, doi: 10.1371/journal.pone.0141650
  3. Shimbo M, Kudo T, Hamada M, Jeon H, Imamura Y, Asano K, Okada R, Tsunakawa Y, Mizuno S, Yagami K-i, Ishikawa C, Li H, Shiga T, Ishida J, Hamada J, Murata K, Ishimaru T, Hashimoto M, Fukamizu A, Yamane M, Ikawa M, Morita H, Shinohara M, Asahara H, Akiyama T, Akiyama N, Sasanuma H, Yoshida Nobuaki, Zhou R, Wang Y-Y, Ito T, Kokubu Y, Noguchi TK, Ishimine H, Kurisaki A, Shiba D, Mizuno H, Shirakawa M, Ito N, Takeda S, Takahashi S. Ground-based assessment of JAXA mouse habitat cage unit by mouse phenotypic studies. Exp Anim, 2016 May 20; 65(2):175-87, doi: 10.1538/expanim.15-0077
  4. Morita H, Yamaguchi A, Shiba D, Shirakawa M, Takahashi S. Impact of a simulated gravity load for atmospheric reentry--10 g for 2 minutes--on conscious mouse. J Physiol Sci, 2017 67: 531-537, doi: 10.1007/s12576-017-0526-z
  5. Ishikawa C, Li H, Ogura R, Yoshimura Y, Kudo T, Shirakawa M, Shiba D, Takahashi S, Morita H, and Shiga T. Effects of gravity changes on gene expression of BDNF and serotonin receptors in the mouse brain. PLoS One, 2017 12(6):e0177833, doi: 10.1371/journal.pone.0177833
研究論文(Publication)
論文名
Impact of microgravity and lunar gravity on murine skeletal and immune systems during space travel
雑誌名
Scientific Reports 14, Article number: 28774 (2024)
論文名
Study of Mouse Behavior in Different Gravity Environments
雑誌名
Scientific Reports, 11.1 (2021), 2665.
論文名
Novel Method for Evaluating the Health Condition of Mice in Space through a Video Downlink
雑誌名
Experimental Animals, advpub (2021), 27pp
論文名
Male mice, caged in the International Space Station for 35 days, sire healthy offspring
雑誌名
Scientific Reports 24 September 2019
論文名
Impact of spaceflight and artificial gravity on the mouse retina: Biochemical and proteomic analysis
雑誌名
International Journal of Molecular Sciences 28 August 2018

高橋 智 TAKAHASHI Satoru

筑波大学 医学医療系 解剖学・発生学研究室 教授

1987年、東北大学医学部卒業。1991年、同大学大学院医学研究科を修了し医学博士となる。1991年~1994年、スイス・ジュネーブ大学に博士研究員として留学。帰国後、東北大学附属病院病理部医員、同大学医学部助手、筑波大学基礎医学系講師、同大学先端学際領域研究センター講師などを経て、2000年より筑波大学基礎医学系教授。また、2001年からは生命科学動物資源センター教授を、2017年からは同大学トランスボーダー医学研究センター長を経て、2023年からは教授を兼任。


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