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検索詳細越智 陽城大学院理学研究科 生物学専攻教授
研究活動情報
■ 受賞- 2023年08月 第2回山形大学異分野交流学会, 優秀賞
- 2022年04月 令和3年度 山形大学研究推進報奨
- 2021年03月 令和2年度 山形大学研究推進報奨
- 2020年03月 令和元年度 山形大学研究推進報奨
- 2019年03月 平成30年度 山形大学研究推進報奨
- 2018年03月 平成29年度 山形大学研究推進報奨
- 2017年09月 日本動物学会, 日本動物学会奨励賞
- 2015年03月 平成26年度 山形大学研究推進報奨
- 2014年03月 平成25年度 山形大学研究推進報奨
- 2012年05月 第45回日本発生生物学会 第64回日本細胞生物学会 合同大会, 若手優秀ポスター賞
- Abstract Cardiovascular-kidney-metabolic (CKM) syndrome, a recently proposed concept focusing on the interrelationship among cardiovascular system, chronic kidney disease, and metabolic risk factors, is associated with high morbidity and mortality. The mechanism of CKM syndrome has not yet been fully examined due to the lack of an animal model. Here, we investigated whether an adenine-supplemented high-fat diet (AHFD) can induce CKM syndrome in mice. We fed normal chow diet (NCD), adenine-supplemented diet (AD), high-fat diet (HFD), and 0.15% AHFD to 129×1/Sv mice for 16 weeks and 0.2%AHFD to 129×1/Sv for 6 weeks. Also, C57BL/6 N mice were fed with 0.15%AHFD for 16 weeks. Metabolic parameters, blood pressure, organ weights, histology, and RNA sequencing were analyzed. The 0.15%AHFD group exhibited hypercholesterolemia, elevated blood pressure, kidney atrophy with fibrosis, and cardiac hypertrophy with interstitial fibrosis. Both kidney and cardiac RNA sequencing in the 0.15%AHFD group revealed upregulation of inflammatory and immune-related gene sets, whereas genes involved in cardiac contraction were downregulated. In contrast, 0.2%AHFD induced body weight loss, severe kidney dysfunction, and cardiac atrophy without functional impairment in 129×1/Sv mice. Of note, the C57BL/6 N mice exhibited metabolic abnormality and cardiac hypertrophy with diastolic dysfunction after 0.15%AHFD feeding despite mild renal dysfunction. We report a novel mouse model of CKM syndrome with dietary intervention, which exhibits fibrosis and myocardial hypertrophy in the heart. This model could be a valuable tool for analyzing the mechanism of CKM syndrome and assessing therapeutic options.Springer Science and Business Media LLC, 2026年04月, Hypertension Research[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Why mammals cannot regenerate limbs like amphibians do presents a long-standing puzzle in biology. To uncover the underlying differences, we compared amputation responses of embryonic mouse ( Mus musculus ) and Xenopus laevis tadpole limbs. Lowering environmental oxygen or stabilizing the oxygen-sensitive hypoxia-inducible factor 1A (HIF1A) induced rapid wound healing in mouse limbs. This response was accompanied by altered cellular mechanics, metabolism, and a histone landscape that primed regenerative cell states. Conversely, Xenopus tadpole limbs retained these features even under high oxygen levels. Their reduced oxygen-sensing capacity was associated with decreased HIF1A-regulating gene expression. Our results thus identify species-specific oxygen-sensing capacity as a fundamental, targetable mechanism that can unlock latent regenerative programs in mammals.American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2026年04月, Science, 392(6794) (6794)[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2026年02月, Journal of Comparative Neurology[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Elsevier BV, 2025年02月, Free Radical Biology and Medicine, 227, 336 - 354[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2025年01月, Journal of the American Heart Association, 14(1):e035608, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2024年04月, Nature Communications, 15(1):3340[査読有り]
- 2024年, Development Growth and DifferentiationDevelopment of a heat-stable alkaline phosphatase reporter system for cis-regulatory analysis and its application to three-dimensional digital imaging of Xenopus embryonic tissues[査読有り]
- Abstract Cancer treatment is still challenging because the disease is often caused by multiple mutations. Although genomic studies have identified many oncogenes and tumor suppressor genes, gene sets involved in tumorigenesis remain poorly understood. Xenopus, a genus of aquatic frogs, is a useful model to identify gene sets because it can be genetically and experimentally analyzed. Here, we analyzed gene expression in tumor tissues of three individuals in Xenopus tropicalis and identified 55 differentially expressed genes (DEGs). Gene ontology (GO) analysis showed that the upregulated genes in the tumor tissues were enriched in GO terms related to the extracellular matrix and collagen fibril organization. Hierarchical clustering showed that the gene expression patterns of tumor tissues in X. tropicalis were comparable to those of human connective, soft, and subcutaneous tissue-derived cancers. Additionally, pathway analysis revealed that these DEGs were associated with multiple pathways, including the extracellular matrix, collagen fibril organization, MET signaling, and keratan sulfate. We also found that the expression tendency of some DEGs that have not been well analyzed in the cancer field clearly determines the prognosis of human cancer patients. This study provides a remarkable reference for future experimental work on X. tropicalis to identify gene sets involved in human cancer.Springer Science and Business Media LLC, 2023年08月, Scientific Reports, 13(1) (1)[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Xenopus young tadpoles regenerate a limb with the anteroposterior (AP) pattern, but metamorphosed froglets regenerate a hypomorphic limb after amputation. The key gene for AP patterning, shh, is expressed in a regenerating limb of the tadpole but not in that of the froglet. Genomic DNA in the shh limb-specific enhancer, MFCS1 (ZRS), is hypermethylated in froglets but hypomethylated in tadpoles: shh expression may be controlled by epigenetic regulation of MFCS1. Is MFCS1 specifically activated for regenerating the AP-patterned limb? We generated transgenic Xenopus laevis lines that visualize the MFCS1 enhancer activity with a GFP reporter. The transgenic tadpoles showed GFP expression in hoxd13-and shh-expressing domains of developing and regenerating limbs, whereas the froglets showed no GFP expression in the regenerating limbs despite having hoxd13 expression. Genome sequence analysis and co-transfection assays using cultured cells revealed that Hoxd13 can activate Xenopus MFCS1. These results suggest that MFCS1 activation correlates with regeneration of AP-patterned limbs and that re-activation of epigenetically inactivated MFCS1 would be crucial to confer the ability to non-regenerative animals for regenerating a properly patterned limb.2023年05月, Developmental biology, 英語, 国際誌[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- ABSTRACT Injury triggers a genetic program that induces gene expression for regeneration. Recent studies have identified regeneration-response enhancers (RREs); however, it remains unclear whether a common mechanism operates in these RREs. We identified three RREs from the zebrafish fn1b promoter by searching for conserved sequences within the surrounding genomic regions of regeneration-induced genes and performed a transgenic assay for regeneration response. Two regions contained in the transposons displayed RRE activity when combined with the −0.7 kb fn1b promoter. Another non-transposon element functioned as a stand-alone enhancer in combination with a minimum promoter. By searching for transcription factor-binding motifs and validation by transgenic assays, we revealed that the cooperation of E-box and activator protein 1 motifs is necessary and sufficient for regenerative response. Such RREs respond to variety of tissue injuries, including those in the zebrafish heart and Xenopus limb buds. Our findings suggest that the fidelity of regeneration response is ensured by the two signals evoked by tissue injuries. It is speculated that a large pool of potential enhancers in the genome has helped shape the regenerative capacities during evolution.The Company of Biologists, 2023年02月, Biology Open, 12(2) (2), 英語, 国際誌[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Abstract Amphibians shape their limbs by differential outgrowth of digits and interdigital regions. In contrast, amniotes employ cell death, an additional developmental system, to determine the final shape of limbs. Previous work has shown that high oxygen availability is correlated with the induction of cell death in developing limbs. Given the diversity of life histories of amphibians, it is conceivable that some amphibians are exposed to a high–oxygen environment during the tadpole phase and exhibit cell death in their limbs. Here, we examined whether air–breathing behavior underlies the cell death in limbs of aquatic tadpoles of the frog species Rana pirica. Our experimental approach revealed that R. pirica tadpoles exhibit cell death in their limbs that is likely to be induced by oxidative stress associated with their frequent air–breathing behavior.Springer Science and Business Media LLC, 2023年01月, Zoological letters, 9(1) (1)[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2023年, Developmental Biology[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2022年12月, Zoological LettersAir-breathing behavior underlies the cell death in limbs of R. pirica tadpoles[査読有り]
- 2022年08月, Proceedings of the National Academy of Sciences[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Wiley, 2022年03月, Development, Growth & Differentiation研究論文(学術雑誌)
- 2020年08月, microPublication BiologySpontaneous neoplasia in the western clawed frog Xenopus tropicalis[査読有り]
- 2020年06月, Development, Growth & Differentiation, 62(5) (5), 343 - 354[査読有り][招待有り]研究論文(学術雑誌)
- Abstract SRY (sex-determining region Y)-box 9 (SOX9) is a transcription factor regulating both chondrogenesis and sex determination. Among vertebrates, SOX9’s functions in chondrogenesis are well conserved, while they vary in sex determination. To investigate the conservation of SOX9’s regulatory functions in chondrogenesis and gonad development among species, we performed chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) using developing limb buds and male gonads from embryos of two vertebrates, mouse and chicken. In both mouse and chicken, SOX9 bound to intronic and distal regions of genes more frequently in limb buds than in male gonads, while SOX9 bound to the proximal upstream regions of genes more frequently in male gonads than in limb buds. In both species, SOX palindromic repeats were identified more frequently in SOX9 binding regions in limb bud genes compared with those in male gonad genes. The conservation of SOX9 binding regions was significantly higher in limb bud genes. In addition, we combined RNA expression analysis (RNA sequencing) with the ChIP-seq results at the same stage in developing chondrocytes and Sertoli cells and determined SOX9 target genes in these cells of the two species and disclosed that SOX9 targets showed high similarity of targets in chondrocytes, but not in Sertoli cells.Springer Science and Business Media LLC, 2019年08月, Scientific Reports, 9(1) (1)[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Elsevier BV, 2019年07月, Developmental Cell, 50(2) (2), 155 - 166.e4[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Frontiers Media SA, 2019年04月, Frontiers in Physiology, 10研究論文(学術雑誌)
- 2019年01月, eLife, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年12月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 432(2) (2), 265 - 272, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年07月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 427(1) (1), 84 - 92, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年06月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 426(2) (2), 291 - 300, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年06月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 426(2) (2), 301 - 324, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2017年05月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 425(2) (2), 152 - 160, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2016年10月, Nature, 538(7625) (7625), 336 - +, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2016年08月, PLOS ONE, 11(8) (8), e0160445, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2015年, INTERNATIONAL JOURNAL OF DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 59(4-6) (4-6), 241 - 246, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2014年12月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 396(1) (1), 31 - 41, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2014年05月, BMC BIOLOGY, 12, 40, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Springer Japan, 2013年11月, New Principles in Developmental Processes, 279 - 289, 英語[招待有り]論文集(書籍)内論文
- 2012年05月, Nature Communications, 3, 848, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Academic Press Inc., 2012年03月, Developmental Biology, 363(2) (2), 333 - 347, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2012年03月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 363(2) (2), 333 - 347, 英語[査読有り]
- 2012年, INTERNATIONAL JOURNAL OF DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 56(4) (4), 295 - 300, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2012年, Methods in Molecular Biology, 917, 245 - 263, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2011年11月, PLOS ONE, 6(11) (11), e27677, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2011年07月, PloS one, 6(7) (7), e21721, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2011年, Molecular Biology of the CellConservation and diversification of cis-regulatory mechanisms of the pax2/5/8 paralog group in chordates研究論文(学術雑誌)
- 2010年08月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 344(1) (1), 158 - 171, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2009年05月, DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION, 51(4) (4), 387 - 401, 英語[査読有り]
- 2009年04月, PLOS ONE, 4(4) (4), e5121, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2009年02月, BMC DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 9, 13, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2009年, Development, growth & differentiation, 51(4) (4)研究論文(学術雑誌)
- 2008年02月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 283(6) (6), 3529 - 3536, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2007年01月, DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION, 49(1) (1), 1 - 11, 英語[査読有り]
- 2006年09月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 297(1) (1), 127 - 140, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2004年09月, GENE EXPRESSION PATTERNS, 4(5) (5), 489 - 494, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- 2003年01月, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 278(1) (1), 537 - 544, 英語[査読有り]研究論文(学術雑誌)
- Wiley, 2023年10月25日, Development, Growth & Differentiation, 65(8) (8), 459 - 460
- 2023年01月, Development, Growth & Differentiation, 65(1) (1), 4 - 5
- Wiley, 2022年12月, Development, Growth & Differentiation, 64(9) (9), 472 - 473
- Wiley, 2022年09月, Development, Growth & Differentiation, 64(7) (7), 346 - 346
- Wiley, 2022年08月, Development, Growth & Differentiation, 64(6) (6), 264 - 265
- 2016年, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 39thゲノム倍加後のコード配列進化におけるエンハンサー減衰変異の促進的役割
- 2015年, 日本遺伝学会大会プログラム・予稿集, 87thヒストン脱メチル化因子Jmjd3による眼形成遺伝子pax6の発現制御
- 2014年12月, GENES & GENETIC SYSTEMS, 89(6) (6), 282 - 282, 英語Gene expression dynamics in the artificially genome duplicated vertebrate embryo研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
- 2014年, 中村桂子(編) 変わる, 189 - 196発現調節配列の変化を探る - 多様性をつくる鍵はゲノムのどこにある?.
- 2014年, 日本動物学会大会予稿集, 85thヒストンH3K27脱メチル化因子による細胞分化コンピテンスの制御
- 2014年, 日本遺伝学会大会プログラム・予稿集, 86thヒストン脱メチル化因子Jmjd3による眼形成遺伝子Pax6の発現制御
- 2013年, 日本動物学会大会予稿集, 84thツメガエル幼生の尾部再生時におけるヒストンメチル化制御因子の働き
- 2010年11月, DIFFERENTIATION, 80, S28 - S28, 英語研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
- 2010年11月, DIFFERENTIATION, 80, S27 - S27, 英語研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
- 2010年08月, DEVELOPMENTAL BIOLOGY, 344(1) (1), 531 - 531, 英語研究発表ペーパー・要旨(国際会議)
- 第42回関西おさかな勉強会, 2026年03月水生動物はどのように腎を再生するのか ― 進化・比較から見る遺伝子発現制御の視点 ―[招待有り]公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等
- 超階層生物学 JOINT WORKSHOP 2025 分子から形態形成、神経基盤から多様な繁殖行動にいたる超階層生物学, 2025年03月腎再生における遺伝子発現調節とその進化メカニズムシンポジウム・ワークショップパネル(指名)
- 1st Asian Xenopus Conference, 2024年11月, 英語Regulation of shh limb enhancer (MFCS1) activity and its association with DNA methylation in Xenopus limb regeneration.ポスター発表
- 1st Asian Xenopus Conference, 2024年11月, 英語The Role of Regeneration-Specific Promoters in Kidney Regenerationポスター発表
- 日本動物学会 第95回長崎大会, 2024年09月, 日本語細胞特異的レポーターをもつアフリカツメガエル作製の試みポスター発表
- シンポジウム 水生動物から考える発生・再生・進化における核内イベントの役割 第95回日本動物学会 長崎大会, 2024年09月腎再生における発生制御遺伝子の再活性化メカニズムシンポジウム・ワークショップパネル(指名)
- International Zebrafish Conference 2024, 2024年08月, 英語Kidney Regeneration: Reactivation of Developmental Genes Through Enhancer Actionポスター発表
- ミニシンポジウム 東北地方の動物学の現状と将来 (東北大学浅虫海洋生物学教育研究センター), 2024年02月腎再生における発生制御遺伝子の再活性化メカニズム口頭発表(一般)
- シンポジウム 水棲動物のゲノム科学で進化の謎を紐解く, オーガナイザー:大森義裕、荻野由紀子、第46回日本分子生物学会年会, 2023年再生能を失う進化プロセス解明の試み口頭発表(招待・特別)
- 19th International Xenopus Conference., 2023年Unraveling the Mechanisms of Kidney Regeneration through Damage-Response/Regeneration Enhancers,口頭発表(一般)
- 日本動物学会 第91回大会 2020, 2020年09月クロマチンダイナミクスの解析から再生特異的なエンハンサーの活性化メカニズムに迫るシンポジウム・ワークショップパネル(指名)
- Xenopus Resources and Emerging Technologies Meeting, 2019年08月, 英語The regulation of kidney regeneration: mechanisms of regeneration signal-response enhancer action[招待有り]口頭発表(招待・特別)
- 52th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists,, 2019年05月, 英語Arid3a regulates nephric tubule regeneration through the evolutionarily conserved regeneration signal-response enhancer.シンポジウム・ワークショップパネル(公募)
- 動物学会関東支部大会 公開シンポジウム 挑戦する両生類: カエル・イモリを使った研究の最前線, 2019年03月, 日本語再生シグナル応答エンハンサー ~活性化メカニズムと進化的保存性の意味~[招待有り]シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
- Xenopus Resources and Emerging Technologies Meeting 2019, 2019年The regulation of kidney regeneration: mechanisms of regeneration signal-response enhancer action.,口頭発表(招待・特別)
- 第89回日本遺伝学会 (ワークショップ: 遺伝子重複は生物進化になにをもたらしたのか?), 2017年09月二倍体と四倍体のカエルのゲノムに刻まれたシス調節配列から遺伝子発現調節の進化を読み解く
- 日本動物学会北海道支部講演会, 2017年08月二倍体と四倍体のカエルのゲノムに刻まれた遺伝子発現調節の進化
- 弘前大学農学生命科学部 第14回研究推進セミナー, 2017年01月脊椎動物の全ゲノム倍加と遺伝子発現調節メカニズムの進化
- 国立遺伝学研究所ワークショップ 次世代モデル生物におけるゲノム情報利用ワークショップ,, 2016年11月両生類のゲノム情報を利用したゲノム倍化後の遺伝子発現調節メカニズムの進化の研究
- 第121回日本解剖学会総会 (再生研究の新機軸 -不可能を可能とする内在性プログラムの探索-), 2016年03月再生シグナルに応答する非コードDNA領域から迫る再生を可能とさせる転写制御メカニズムの理解
- NIBB, International Meeting on Aquatic Model Organisms for Human Disease and Toxicology Research,, 2016年Have Mammals Lost the Regenerative Ability though the Loss of Regeneration Signal Response Elements?シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
- 第37回日本分子生物学会 (ワークショップ: 生態進化発生学 (Eco-Evo-Devo)とは言うけども), 2015年12月全ゲノム倍化直後の脊椎動物胚の遺伝子発現動態 (ワークショップ
- 第85回日本動物学会 (ワークショップ: ゲノム情報と胚誘導形態形成研究のクロストーク), 2015年09月Identification of a cis-regulagory module for glomerular regeneration using comparative genomics and transgenesis techniques for amphibian.
- 日本進化学会第17回大会 (ワークショップ: Genome duplication: integrating comparative genomics population genetics, and experimentally synthesised polyploids), 2015年09月Genome duplications and evolution of gene expression - What can artificial genome duplicated vertebrate embryos tell us about WGDs? –.
- 第86回日本動物学会 (ワークショップ: 新たな兆し~ネッタイツメガエル・アフリカツメガエルの研究舞台より), 2015年09月両生類のゲノム情報とトランスジェニックシステムを利用した再生に応答するゲノム領域の解析
- 次世代両生類研究会第1回会合, 2015年08月再生シグナル応答エンハンサーの活性化メカニズムから探る. 組織再生の理解
- 第86回日本遺伝学会 (ゲノム編集技術と両生類遺伝学の最先端, オーガナイザー), 2014年09月Gene expression dynamics in the artificially genome duplicated vertebrate embryo.
- 日本進化学会第14回大会 (ワークショップ: 遺伝子発現の相互作用と進化), 2012年08月ゲノム倍化によるシス調節機構の進化
- (国立遺伝学研究 ゼブラフィッシュの器官形成とイメージング, 2007年08月Molecular mechanisms underlying skeletal muscle development in zebrafish
- 日本分子生物学会
- 日本動物学会
- 日本発生生物学会
- 日本ツメガエル研究会
- International Zebrafish Society
- International Society for Regenerative Biology
- 公益財団法人 小柳財団, 2026年 - 2026年瘢痕を残さない再生を導くスプライシング制御機構の解明
- 公益財団法人 内藤記念科学振興財団, 2025年 - 2026年組織再生を駆動する代謝再構築の原理
- 文部科学省 研究開発施設共用等促進費補助金ナショナルバイオリソースプロジェクト, 2022年 - 2026年, 研究分担者ナショナルバイオリソースプロジェクト・ツメガエル・イモリ 第5期
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 2022年04月 - 2025年03月, 研究代表者パイオニア転写因子による再生エンハンサーのプライミング機構
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 2022年04月 - 2025年03月, 研究分担者スーパーエンハンサーによるオオノログ進化運命の拘束機構の研究
- 公益財団法人ノバルティス科学振興財団, 2023年03月 - 2024年04月ネジル化修飾を介した PMLボディの凝集と腎組織再生促進の研究
- 文部科学省 研究開発施設共用等促進費補助金ナショナルバイオリソースプロジェクト, 2023年09月 - 2024年03月, 研究分担者令和4年度 中核的拠点整備プログラム(ゲノム情報等整備・基盤技術整備)
- 上原記念生命科学財団 研究助成金, 2023年01月 - 2024年03月, 研究代表者再生遺伝子KLFの標的因子のPMLボディ集積の意義
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 広島大学, 2019年04月 - 2022年03月, 研究分担者ゲノム重複に伴う発生制御遺伝子の進化とその運命決定機構の研究まずアフリカツメガエルが持つngn2の倍加遺伝子ペアに対してCRISPR/Cas9法を用いて遺伝子破壊を試みた。その結果、片方のコピーの破壊には成功したが、もう片方のコピーは実験条件をどのように変更しても表現型解析に十分な効率で破壊することができなかった。しかしこの実験の過程で、アフリカツメガエルの遺伝子破壊を最大効率化する方法を発見した(Tanouchi, M. et al., Dev. Growth Differ., 2022)。 一方、これまでの多くのゲノム重複研究は、遺伝子を機能で分類して、どのようなグループが倍加後も2コピーで維持されやすいか、あるいはシングルトン化しやすいかの傾向を調べることに留まってきた。本研究では、遺伝子の構造が進化運命に与える影響を抽出するため、倍加後も2コピーで維持されやすい転写制御因子の遺伝子群に注目し、祖先型2倍体ゲノムを持つネッタイツメガエルの遺伝子と、それに対する4倍体ゲノムを持つアフリカツメガエルのオーソログのペア885組を対象として解析を進めた。これらにおいて、アフリカツメガエルにおいて2コピーで維持されているものと、シングルトン化しているものの数を調べたところ、それぞれ783組(88%)と102組(12%)であった。さらにエンハンサー結合因子p300及びエンハンサーマークとして知られるヒストン修飾H3K4me1に対する抗体を用いたChIP-seqデータを用いて、それぞれのオーソログ組のネッタイツメガエル遺伝子が持つエンハンサーを同定し、その数を数えたところ、アフリカツメガエルにおいて2コピーで維持されている遺伝子に対するネッタイツメガエルオーソログの方が、アフリカツメガエルでシングルトン化している遺伝子に対するネッタイツメガエルオーソログよりも、エンハンサーの数が統計的に有意に多いことが明らかになった。
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業 基盤研究(C), 基盤研究(C), 山形大学, 2019年04月 - 2022年03月腎尿細管の再生を可能とさせる非コードDNAランドスケープの全容解明本研究では両生類の腎尿細管の再生をモデルとして、再生過程をライブイメージングできるトランスジェニック・ツメガエルから摘出した腎管細胞の網羅的オープンクロマチン領域解析とH3K27 のアセチル化修飾(H3K27ac)抗体を用いたクロマチン免疫沈降シーケンス、再生中の腎尿細管で活性を示すエンハンサーのトランスジェニック・スクリーニングを行い、(1) 再生特異的なエンハンサーの同定、(2) 再生特異的なエンハンサーを活性化する転写因子の同定、(3) 標的遺伝子の同定、に成功した。これから、個体内でのネフロン再生を可能とさせるシス調節メカニズムの一端が明らかとなった。
- 国立研究開発法人日本医療研究開発機構, 2021年 - 2021年, 研究分担者ナショナルバイオリソースプロジェクト・ネッタイツメガエル 第4期
- 成茂動物科学振興基金, 2020年 - 2021年DNAメチル化を指標とした両生類の生物学的年齢表の作成
- 2020年 - 2020年モデル動物等研究コーディネーティングネットワークによる希少・未診断疾患の病因遺伝子変異候補の機能解析研究 (分担)
- 日本学術振興会, 基盤研究 (B), 2017年 - 2019年脊椎動物の上陸に伴う四肢での細胞死システムの確立競争的資金
- 日本学術振興会, 基盤研究 (B) 特設領域 複雑系疾病論, 2017年 - 2019年深層学習による疾患の超早期発見を可能にする病態発症前モデルの大規模スクリーニンク競争的資金
- 公益財団法人 鈴木謙三記念医科学応用研究財団, 2017年 - 2018年, 研究代表者腎尿細管再生のライブイメージングによる幹細胞の同定と再生促進剤の創出への展競争的資金
- 日本学術振興会, 基盤研究 (C), 2016年 - 2018年, 研究代表者再生に応答して活性化するゲノム領域から迫る再生能を失うまでの進化プロセスの解明競争的資金
- 山形大学先進的研究拠点, YU-COE(C), 2014年 - 2018年, 研究代表者ゲノム編集技術を使った新規研究モデル動物のリソース化拠点の形成競争的資金
- 日本学術振興会, 基盤研究 (C), 2015年 - 2017年体内受精様式の成立に関わる輸卵管の機能進化の実証的研究競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 新学術領域研究(研究領域提案型), 山形大学, 2013年04月01日 - 2016年03月31日腎臓再生の三次元イメージングによる再生原理の解明ほ乳類の腎組織は、ひとたび損傷を受けるとその機能を再生するのは極めて難しい。一方、両生類や魚類のなかには、生体内で腎組織を再生できるものがあり、この再生能力を支える分子機構を応用すれば、ヒトにおいても腎臓などの複雑な組織や器官を再生できるようになると期待される。これまでの発生再生学的な研究から、再生で使われる多くの遺伝子は、発生過程で使われるものが再利用されていることが知られている。本研究は、両生類の腎再生過程で働く遺伝子の発現調節メカニズムをほ乳類などの再生能が限られた動物と比較し、ネフロン再構築の遺伝子ネットワークの全体像を捉えることを目的としたものである。これまでに魚類の腎再生過程で発現が上昇することがしられているLhx1、Six2、Pax2、Pax8の保存非コードDNA領域について、両生類のトランスジェニックエンハンサーマッピングシステムと外科的切除による再生実験を組み合わせ、ツメガエルのそれら遺伝子座近傍で、発現を活性化する再生シグナル応答エンハンサーを同定してきた。本年度は、それらを腎再生が可能な魚類と両生類の間のみで保存されている領域と、再生能が限られているほ乳類においてもその相同配列が保存されている領域に着目し比較解析を行なったところ、両生類の前腎再生組織で強いエンハンサー活性を示す領域は、ほ乳類においても進化的に保存されている領域であることがわかった。次に、マウスの相同領域を用いてトランスジェニックレポーター解析を行なったところ、マウスのゲノム中にも両生類の前腎の再生過程で働くエンハンサーが存在することがわかった。これらの結果は、両生類や魚類と比べほ乳類の再性能が限られている要因は、再生で働く再生シグナル応答エンハンサーとその制御下にある遺伝子が失われたというよりも、エンハンサー活性を抑制するメカニズムが進化の過程で獲得されたことを示唆している。
- 科学技術振興機構, テニュアトラック普及・定着事業 (個人選抜型), 2013年 - 2016年, 研究代表者競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 新学術領域研究(研究領域提案型), 山形大学, 2013年04月01日 - 2015年03月31日脊椎動物の人工ゲノム倍化によるアダプテーション原理の解明脊椎動物は進化の過程で遺伝子とその発現を調節するシス配列 (エンハンサーやサイレンサー)が倍増する全ゲノム重複を2回経験した。これにより遺伝子回路が高度化し、私たちの発達した臓器や脳、それに起因する複雑な生理特性と行動がもたらされたと考えられている。しかしながら、脊椎動物の進化の鍵となる全ゲノム倍化が起きたとき、ゲノムに何がおきたのか、遺伝子の発現状態やそのシス調節配列がどのように働いたのかは全くわかっていない。この問題は、現存する動物のゲノム配列を比較するだけでは永遠に解決し得ず、ゲノム配列に進化の痕跡を求めるのではなく、倍化を人工的に再現し、進化の初期状態を観察する必要がある。本研究は、脊椎動物なかでも容易にゲノムを倍化させることができるネッタイツメガエルを用いて、倍化直後の遺伝子発現の動態とエピゲノム状態を解析することで、脊椎動物の進化の初期になにが起きたのか解明することを目的としている。昨年度までに、2倍体胚と比べて、正常に発生した倍化体胚で1,779遺伝子の発現の減少がみられ、発現の亢進がみられたものは514遺伝子であった。これらの発現変動がみられた遺伝子のなかには、発生制御遺伝子は含まれていないことを明らかにしていた。今年度は、倍化体の個体サイズや核のサイズを測定した結果、2倍体胚と4倍体胚でほとんど変わらない事を明らかにした。これらの結果は、脊椎動物の全ゲノム倍化直後の胚で正常に発生する個体は、発生制御遺伝子の発現量のバランス調節や個体サイズの調整が起きていることを示唆するものである。
- 日本学術振興会, 若手研究 (B), 2012年 - 2014年, 研究代表者パラログ遺伝子間クロストークによる遺伝子発現の安定化機構競争的資金
- 日本学術振興会, 2012年 - 2013年ゲノムアダプテーションのシステム的理解 公募班
- 岸本基金研究助成公益財団法人 千里ライフサイエンス振興財団, 2012年 - 2013年, 研究代表者Pax2塩濃度感知型エンハンサーの加齢によるエピゲノム変化と慢性腎臓疾患の発症の相関に関する研究競争的資金
- 日本学術振興会, 新学術領域 三次元構造を再構築する再生原理の解明 公募班, 2012年 - 2013年, 研究代表者競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 2011年 - 2013年脊椎動物の発生調節に頑健性を与える機構とその進化的起源本研究では、脊椎動物の祖先種で起きたゲノム倍化により生じた重複遺伝子(パラログ)に注目して、脊椎動物の発生調節に頑健性を与える機構とその進化的起源の解明を試みた。Nr2fパラログ群については、Nr2f1とNr2f2、Nr2f5、Nr2f6の4つが眼や脳で部分的に重複して発現し、特にNr2f1とNr2f2の間では、ゲノム倍化前の祖先遺伝子に由来する3ペアのエンハンサーが未だに保存されていることを発見した。Pax2とPax5のパラログペアについては、両者の間で発現補完に働くエンハンサーの祖先型配列を、脊椎動物の祖先種に近縁なナメクジウオに同定した。
- 公益財団法人 武田科学振興財団 ライフサイエンス研究奨励, 2012年, 研究代表者両生類と哺乳類の種差に基づいた再生エンハンサーの機能解析競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 挑戦的萌芽研究, 東京工業大学, 2010年 - 2011年フェムト秒レーザによる動物胚の単一細胞へバイオナノ粒子物理的導入方法の開発本研究では、高出力フェムト秒レーザーを用いて、脊椎動物胚体の単一細胞に遺伝子やナノ粒子を物理的に導入する方法の確立を目指した。まず、我々は、高出力フェムト秒レーザーを用いたフォトポレーション技術により、ゼブラフィッシュ胚やニワトリ胚の単一細胞にデキストラン、モルフォリノオリゴヌクレオチドやDNAプラスミドを高効率で導入できる手法を確立した。また、本手法を用いて、ニワトリ胚の単一神経細胞にも遺伝子発現ベクターを導入できる系を確立した。さらに、我々は、本手法により、ゼブラフィッシュ胚の単一神経細胞にmRNAを導入することで、単一神経細胞の運命を操作することに成功した。本研究により、高出力フェムト秒レーザーによるフォトポレーション技術が、脊椎動物胚の単一細胞に任意のバイオナノ粒子を導入し、単一細胞の機能操作を可能にする新しい技術として確立された。
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 新学術領域研究(研究課題提案型), 奈良先端科学技術大学院大学, 2009年 - 2011年脊椎動物に共通な遺伝子発現調節領域のゲノムワイドマッピング本研究では、比較ゲノム解析とツメガエルの高効率トランスジェニック技術とを組み合わせて、発生や遺伝病に関与する遺伝子のシス調節領域のゲノムワイドな探索をおこなった。その結果、Pax ファミリーからポリコーム関連遺伝子に至る様々な遺伝子について、脊椎動物で保存されているエンハンサーの同定に成功した。またナメクジウオの相同領域との比較解析から、進化におけるパラログ遺伝子間の発現様式の多様化には、エンハンサーの変化よりもサイレンサーの獲得が重要なことを発見した。
- 日本学術振興会, 若手研究 (B), 2009年 - 2011年, 研究代表者パラログ遺伝子のシス調節配列の進化と遺伝子ネットワークのフェイルセーフ機構の解析競争的資金
- 公益財団法人 稲盛財団, 2009年 - 2010年, 研究代表者水中から陸上へ _ Pax2遺伝子のシス調節配列の進化による中耳獲得メカニズムの研究競争的資金
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 奈良先端科学技術大学院大学, 2008年 - 2010年ゼノパス・トロピカリスにおける遺伝子トラップ法を用いた発生制御遺伝子の探索本研究では、研究代表者が開発した高効率トランスジェニック技術を用いて、ネッタイツメガエル(学名ゼノパス・トロピカリス)において遺伝子トラップ法による新規発生制御遺伝子の探索を試みた。ツメガエル用の遺伝子トラップベクターを新たに開発し、トランスジェニック実験によりそのベクターをゲノム中にランダムに導入したところ、アルビノの表現型を示すミュータントを同定することに成功した。以上の成果により、ネッタイツメガエルにおいて挿入ミュータジェネシスが可能なことを実証した。
- 日本科学財団 笹川科学助成金, 2009年, 研究代表者多発性嚢胞腎症の原因遺伝子PKDによるPax2遺伝子の発現調節機構の解明競争的資金
- 科学技術振興機構, シーズ発掘試験, 2009年, 研究代表者多発性嚢胞腎症の治療薬開発を支援するPKDシグナル活性評価法の開発競争的資金
