【MHU-1】マウスを用いた宇宙環境応答の網羅的評価 | 「きぼう」利用のご案内 | JAXA 有人宇宙技術部門

更新 2023年7月 5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	2018年度「きぼう」利用テーマ・船内科学研究に係る科学成果評価結果報告書
関連トピックス	筋肉を速筋タイプにする転写因子を同定〜加齢や病気で低下した筋機能の改善方法開発に期待〜（2023年03月29日）第1回宇宙小動物飼育ミッション（MHU-1）成果：微小重力環境がマウスの中枢神経系（脊髄）に与える影響を解析したデータが発表されました（2022年7月27日）宇宙小動物飼育ミッション：父親の宇宙滞在経験が、子供の遺伝子発現に影響することを発見（2021年7月6日）宇宙環境で引き起こされる骨格筋萎縮は人工重力1G負荷により防ぐことができる（2021年4月28日）宇宙滞在による免疫機能低下の機構を解明－無重力環境が引き起こす胸腺の萎縮と人工重力による軽減－（2019年12月27日）国際宇宙ステーション・「きぼう」でのマウス飼育により宇宙滞在が精子受精能力に及ぼす影響を解析（2019年10月18日）「きぼう」の小動物飼育装置をあなたの研究にも活かそう！（2019年3月7日）日米共同研究により長期宇宙滞在における眼球組織障害の軽減に人工重力負荷が有効であることが初めて明らかとなりました。～月・火星に向けた有人宇宙探査へのステップとなる「きぼう」小動物ミッションから得られた成果～（2018年9月6日）「きぼう」で行われた日本の実験成果が、ISS R&D Conference において、"2018 ISS Award for Compelling Results"を受賞しました（2018年7月27日）世界初、宇宙空間でμg から1g を可変できる実験環境"MARS"が完成（2017年9月8日） 35日間の長期飼育で骨や筋肉の量が顕著に減少～「きぼう」における、長期飼育マウスの地上分析速報～（2016年12月5日）国際宇宙ステーション・「きぼう」における、長期飼育マウスの全数生存帰還の世界初の達成ならびに次世代仔マウスの誕生について（2016年10月13日）平成24年度「きぼう」利用テーマ募集　重点課題区分の選定結果について（2012年11月22日）
詳細概要マウスを用いた宇宙環境応答の網羅的評価研究代表者高橋智（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（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 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 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 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 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 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 Large Maf transcription factor family is a major regulator of fast type IIb myofiber determination.（大Maf群転写因子は骨格筋を速筋線維タイプIIbに決定する主要な因子である）雑誌名 Cell Reports , Volume 42, Issue 4 論文名 Comparing effects of microgravity and amyotrophic lateral sclerosis in the mouse ventral lumbar spinal cord 雑誌名 Molecular and Cellular Neuroscience 論文名 Intergenerational effect of short-term spaceflight in mice 雑誌名 iScience (2021) 論文名 Transcriptome analysis of gravitational effects on mouse skeletal muscles under microgravity and artificial 1 g onboard environment 雑誌名 Scientific Reports 11, Article number: 9168 (2021) 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 Impact of spaceflight on the murine thymus and mitigation by exposure to artificial gravity during spaceflight 雑誌名 Scientific Reports 27 December 2019 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 Down-regulation of GATA1-dependent erythrocyte-related genes in the spleens of mice exposed to a space travel 雑誌名 Scientific Reports 21 May 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 論文名 Development of new experimental platform ‘MARS’—Multiple Artificial-gravity Research System—to elucidate the impacts of micro/partial gravity on mice 雑誌名 Scientific Reports 7 September 2017

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。

筑波大学解剖学発生学研究室（高橋研究室）

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