スペースシャトルでのラット実験サンプルシェア研究テーマ選定結果

ラットの骨格筋および脊髄における遺伝子の発現・消失に対する宇宙飛行の影響

提案者：石原 昭彦
所属機関：京都大学　総合人間学部　自然環境学科

研究目的
　筋肉は、瞬発的に収縮して大きな力を発揮できる速筋線維と抗重力的に働いて持続的に活動できる遅筋線維から構成されています。一方、脊髄には運動ニューロンが分布しており、神経細胞から神経繊維を伸ばして筋内を支配しています。宇宙滞在すると筋線維（特に遅筋線維）の萎縮が認められ、遅筋線維から速筋線維へとタイプ移行が生じています。また、宇宙滞在により遅筋線維を支配する中型サイズの運動ニューロンで能力の低下が生じます。本研究では、宇宙環境に滞在することにより生じる筋肉および脊髄の変化に対して、それらに関係する遺伝子の発現および消失について明らかにすることを目的としています。

研究方法・内容
　本研究では、宇宙の滞在による筋肉と脊髄における遺伝子の発現と消失について検討します。STS-107ミッションから得られる8匹の宇宙飛行ラットおよび、16匹の地上対照ラット(宇宙実験用装置飼育、および通常ケージ飼育　各8匹)の片側の長指伸筋（速筋）と長内転筋（遅筋）、脊髄を摘出し液体窒素で凍結して分析します。これらの2種類の筋肉を分析する理由は、それぞれの筋で筋線維のタイプ構成比が異なることによります（長指伸筋は速筋線維の割合が高く、長内転筋は遅筋線維の割合が高い）。また、脊髄には、これらの筋内の筋線維を支配する運動ニューロンが分布しています。凍結した組織は、ドライアイス内に保存して日本の研究室まで輸送します。その後、クローンテック社が開発したAtlasTM Systemを用いて解析します。なお、本研究は、国際ライフサイエンス宇宙実験の候補テーマとして選定されたプロジェクトに関連した先行研究として検討されます。

期待される効果
　重力に抗して体を維持する為の筋肉である長内転筋では、宇宙滞在により遅筋線維の萎縮や遅筋線維から速筋線維へのタイプ移行が認められています。従って、長内転筋では、宇宙滞在により新たに発現する遺伝子や消失する遺伝子を確認できると期待されています。同様に、脊髄でも新たに発現する遺伝子や消失する遺伝子を確認できると期待されています。

宇宙環境への曝露による運動ニューロンとそれが神経支配する筋線維の変化

　Slow typeの運動ニューロンとそれが神経支配する遅筋線維は、選択的に宇宙環境への曝露による影響を受けます。本研究では、それらに関係する骨格筋と脊髄での遺伝子の発現と消失について検討します。