ライフサイエンス研究

(1) 実験テーマ名

骨芽細胞の増殖関連遺伝子などの発現に及ぼす微小重力の影響

(2) 代表研究者

佐藤　温重（宇宙開発事業団）

(3) 実験目的

　骨芽細胞における微小重力下での細胞内シグナル伝達と増殖関連遺伝子の発現の研究を行います。
　微小重力環境での影響が認められている骨組織の重要な構成要素である骨芽細胞について、微小重力環境下での増殖因子などの刺激に対する遺伝子発現及び遺伝子発現に至る信号伝達経路に関わる蛋白質を解析することにより、細胞内信号伝達機構の重力感受性を評価し、そのメカニズムの解明に資することを目的としています。
　微小重力環境下では上皮増殖因子（ＥＧＦ）刺激に対する細胞の増殖関連遺伝子(c-fos）の発現が抑制されるとの結果がオランダの de Groot らの小型ロケット実験（1990）によって報告されており、本実験では重力の標的細胞と想定される骨芽細胞、そして複数の増殖因子等を用いて研究を実施します。
　本実験の成果は、宇宙滞在での骨密度の低下等、有人宇宙活動にとって重要な問題の解明とその防止に寄与することが期待されます。　

細胞内信号伝達の概要

(4) 実験方法

　マウス骨芽細胞を細胞培養容器に播き、その容器は打ち上げ約４時間前に小型ロケットに搭載します。培養部は打ち上げまで36.5±0.5℃環境に制御されます。微小重力突入直前に（打ち上げ約６５秒後）、条件＃１の細胞群を、細胞に対する打ち上げの影響を調べるための比較対照として化学固定します。微小重力突入直後に、条件＃２の細胞群の培養液、条件＃３の細胞群の培養液は、それぞれ刺激薬（ＥＧＦとフォルスコリン）を含む培養液と交換します。条件＃４の細胞群の培養液は比較対照として、何も添加しない培養液と交換します。微小重力終了直前に（打ち上げ約425秒後）、条件＃２、３、４の細胞群を化学固定し、冷却します。
　帰還後、化学固定した細胞からＲＮＡ／蛋白質を抽出し、骨芽細胞増殖に関わる遺伝子の発現量、信号伝達経路に関わる蛋白質のリン酸化を調べます。

実験シーケンスの概要

(5) 実験試料

　　 細胞：マウス骨芽細胞（ＭＣ３Ｔ３−Ｅ１）
　刺激薬：ＥＧＦ（上皮増殖因子）
　　　　　　フォルスコリン（細胞内情報伝達活性化物質）
　固定液：ＩＳＯＧＥＮ

(6) 実験装置

培養細胞実験装置 　培養細胞実験装置は、３個×４条件×２ユニットの合計２４個の細胞培養容器を用いて実験を行うことができ、また各条件で独立した温度制御ができるため、様々な実験条件で実験を行うことができます。本実験では、２種類の刺激薬を用いて実験を行います。

培養細胞実験装置

（参考）

遺伝子発現とは

ＤＮＡの特定遺伝情報部分がｍＲＮＡに転写されること。

ＥＧＦとは

細胞膜のEGFレセプターに結合することにより、細胞内信号伝達経路を経て増殖関連遺伝子を発現し、細胞増殖を促進する因子です。

フォルスコリンとは

アデニル酸シクラーゼを活性化し、細胞内のセカンドメッセンジャーであるcAMP濃度を上昇させ、細胞の増殖および分化を促進する物質です。

ＩＳＯＧＥＮとは

チオシアン酸グアニジンとフェノールを含む液体で、細胞を溶解させ、液相分離法を用いることにより同一試料からRNA、DNAおよびタンパク質を単離抽出することが可能な薬品です。