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ミンククジラ筋肉由来線維芽細胞の無限分裂化 ―海獣類の進化学、代謝経路の解明に貢献D
农学部 生命科学科 分子生命医科学コース（旧所属?理工学部）
教授 福田 智一
细胞工学?分子遗伝学
概要
岩手大学、日本鲸类研究所、早稲田大学、京都大学、国立がん研究センターからなる研究グループは、ミンククジラ筋肉由来线维芽细胞に遗伝子导入を行うことで、细胞の无限分裂化を行いました。同グループは遗伝子导入により细胞の老化を克服し、细胞の増殖スピードも改善することができました。また、树立した细胞株に次世代シークエンス技术を用いて、野生型细胞との発现遗伝子の比较や细胞种の同定も果たしました。クジラはその巨体から生体饲育による研究が困难なことに加えて、体细胞の衰弱が他の哺乳类と比较しても着しく早いため、长期间の培养に不向きとされています。本研究は、クジラの细胞を用いた培养実験や细胞応答の観察を容易にし、研究の题材としてクジラを普及させる一助となることが期待されます。
本研究は令和5年12月12日にwiley社の国際的学術誌Advanced Biologyにて公開されました。
研究成果のポイント
- ミンククジラ筋肉由来线维芽细胞に遗伝子导入を行い、新たな细胞株を树立しました。树立した细胞株は细胞老化、细胞分裂停止を克服しました。
- 各细胞株で発现している遗伝子を次世代シークエンスを用いて解析し、発现遗伝子を比较しました。また、各遗伝子导入细胞において特异的に変化が现れた遗伝子の抽出により、各细胞の相违点を明らかにしました。
背景
クジラは生物の中でも最大级の体长を持つことで知られています。遗伝的には偶蹄目に近いことがわかっていますが、そこから现在のように巨大化するまでの进化の过程は未だ不明となっています。また、クジラは独特の代谢経路を持っており、长时间の潜水に耐える特殊な机能をもっていますが详细は不明です。クジラ特有の进化、代谢の経路について明らかにすることで进化学的、分子细胞生物学的な理解の深まりが期待されています。一方で、クジラは生体の状态では実験室での饲育が困难であるうえに、环境保护の観点から细胞、血液サンプルを採取する机会も贵重になっています。これによりクジラは研究の题材としては非常に扱いづらい动物であるという课题点がありました。
研究内容?研究成果
本研究では、ミンククジラ筋肉由来线维芽细胞にヒト由来変异型颁顿碍4、颁测肠濒颈苍顿1、罢贰搁罢（以下碍4顿罢）を导入することで碍4顿罢细胞株を树立しました。遗伝子导入の结果、细胞老化の克服や细胞分裂の促进が确认されました。
これにより、碍4顿罢の导入によってミンククジラ筋肉由来线维芽细胞の无限分裂化に成功したと考えられます。
无限分裂化の手法として、厂痴40遗伝子を导入する方法も知られています。クジラの筋肉由来线维芽细胞の无限分裂化において碍4顿罢と厂痴40の优位性や差异を调べるために次世代シークエンス技术を用いて全遗伝子の発现の网罗的解析を行いました。
主成分分析では、碍4顿罢细胞株、厂痴40细胞株、遗伝子导入処理を行なっていない野生型细胞株における遗伝子発现パターンの比较を行いました。この结果は同じ无限分裂という结果をもたらす碍4顿罢と厂痴40において导入する遗伝子の差によって発现遗伝子パターンに差异が生まれることを示しました。
また、野生型株との発现遗伝子比较において碍4顿罢株特异的に変动した遗伝子、厂痴40株特异的に変动した遗伝子をリストアップし、顿础痴滨顿を用いて笔补迟丑飞补测解析を行いました。その结果、碍4顿罢株あるいは厂痴40株特异的に変动があった代谢経路を明らかにしました。
今后の展开
ミンククジラの体细胞を无限分裂化させた事例は本研究が初であり、研究题材として取り上げられにくいクジラという种に対する新たなアプローチの方法が展开されることに期待できます。また、同じ无限分裂の手法である碍4顿罢と厂痴40を使用した时に现れる遗伝子発现量の変化について明らかにした本研究は细胞周期の进化における保存性の理解に贡献することが期待されます。
また、本研究の内容は鲸と海の科学馆30周年の节目となる企画展の展示として绍介されました。今后も常设展示として设置されます。本展示によって今后も岩手県と山田町への学びの発展、贡献が期待されます。
掲载论文
题目
Characterization of common minke whale (Balaenoptera acutorostrata) cell lines immortalized with the expression of cell cycle regulators
着者
関根 彩 岩手大学大学院総合科学研究科 修士课程2年
安永 玄太 日本鲸类研究所 资源生物部门 环境化学チーム长
隈本 宗一郎 早稲田大学先进理工学部 讲师
藤林 奏羽 岩手大学大学院総合科学研究科 修士课程2年
Izzah Munirah 岩手大学大学院総合科学研究科 修士課程2年
白 兰兰 岩手大学理工学部化学?生命理工学科 助教
谷 哲弥 近畿大学农学部 講師
菅野 江里子 岩手大学理工学部化学?生命理工学科 准教授
富田 浩史 岩手大学理工学部化学?生命理工学科 教授
尾崎 拓 岩手大学理工学部化学?生命理工学科 准教授
清野 透 （国研）国立がん研究センター先端医疗开発センター プロジェクトリーダー
村山 美穂 京都大学野生动物研究センター 教授
福田 智一 岩手大学理工学部化学?生命理工学科 教授
誌名
Advanced Biology
公表日
2023年12月12日
URL
DOI
10.1002/adbi.202300227