遺伝子機能形態学


小笠原道生 准教授 進化発生生物学、脊索動物の成体器官の進化機能形態学 自然科学系総合研究棟２　103号室 ogasawara#faculty.chiba-u.jp（#→@）
研究室のウェブページ


脊索動物の時空間機能形態パラドックスを解く

地球上には我々ヒトを含めて多種多様な動物が存在し、その多様性はカオスですらあるといえます。しかし動物の形態や機能は無秩序ではなく、自然科学のルールに基づいて自己組織化した多細胞集団のパターンの適応的な帰結です。動物の本質は従属栄養者であり、栄養摂取のための機能とそれを担保する形態が第一義となります。当研究グループは、個体発生と系統発生という時空間において表出する機能と形態間のパラドックスに関する議論を、脊索動物の成体器官の中でも消化管関連形質に焦点をあてて進めていこうとしています。特に、脊索動物のボディープランを特徴づける形質である内柱/甲状腺の進化における未解決問題や矛盾の解消を、ヒトから目線ではなくホヤから目線で進めています。また、咽頭形質を中心にしながらも消化管全体の各種形質に着目し、食性・機能・形態・発生の進化を統合を目指した分子的な理解を進めています。

主な研究テーマ

  1. ホヤの成体器官の研究
  2. 新口動物の咽頭形質の進化発生学的研究
  3. 消化管の進化機能形態学的研究
  4. 多検体WISHシステムの開発

ホヤの成体器官の研究

カタユウレイボヤはゲノム/EST情報が充実しており、発生学的および分子生物学的な手法や情報が数多く利用できるモデル生物です。また、微小成体ともいえる幼若体が透明であることから、成体器官の形態や発生、遺伝子発現を３次元的に解析できます。当研究グループは、カタユウレイボヤ幼若体の大量飼育法・皮嚢の除去法・WISH法を工夫し、ホヤ成体における多検体遺伝子発現解析を行っています。また、その発現パターンの特徴から、器官の機能・構造・発生における遺伝子の関与についての理解を進めています。さらに、マボヤやオタマボヤなどを用いた成体器官研究も進めています。

新口動物の咽頭形質の進化発生学的研究

脊索動物（脊索を持つ動物群）は、尾索類ホヤ・頭索類ナメクジウオ・脊椎動物を含む動物群です。当研究グループは、脊索動物のボディープラン（体制）が、新口動物の進化の過程でどの様に成立したのかを理解しようとしています。そのために、脊索動物が共通して持つ形質の中でも咽頭器官である内柱や鰓裂に着目し、これらの器官で発現し機能する遺伝子の単離・解析を行っています。主に、半索動物ギボシムシ・尾索類ホヤ・頭索類ナメクジウオ・円口類ヤツメウナギなどから得られた研究成果と、他の動物群の知見をもとに、脊索動物のボディープランを特徴づける咽頭形質の進化理解を進めています。

消化管の進化機能形態学的研究

左右相称動物は従属栄養生物であり、”摂餌→消化→吸収→排泄”といった一連の消化システム機能的機序は、動物の系統を越えて広く共有されています。しかし、この消化システムを担う機能的構造である消化管とその付属器官の形態・機能・分子システムは、同じ門や綱の動物間でも食性や生息環境によって大きく異なります。当研究グループでは、消化管の機能・形態・発生の多様性をもたらす分子的背景を理解するため、原索動物（尾索類ホヤ、頭索類ナメクジウオ）を中心に、咽頭・胃・腸・付属器官などの機能や形態形成に関与する遺伝子群の解析を進めています。

多検体WISHシステムの開発

ホールマウント in situ ハイブリダイゼーション（WISH）法は、生体内での遺伝子発現を３次元的に視覚化できる手法として有用です。しかし、煩雑な操作が要求されたり、サンプルを失ったり壊したりしやすいため、多検体解析は困難を伴います。当研究グループは、多検体のWISH解析を簡便・迅速・安定的に行うことができるシステムとして、二重フィルタカラムと溶液の比重鎖を利用して溶液置換を行うInSituチップ法を提案しています。また、この実験操作に必要な、多検体の標識RNAプローブを簡便に作成・精製する方法も提案しています。

最近の研究業績

原著論文

  1. Jokura K, Nishino JM, Ogasawara M, Nishino A An α7-related nicotinic acetylcholine receptor mediates the ciliary arrest response in pharyngeal gill slits of Ciona. J. Exp. Biol. (in press)
  2. Sekiguchi T, Akitaya H, Nakayama S, Yazawa T, Ogasawara M, Suzuki N, Hayakawa K, Wada S. Effect of polycyclic aromatic hydrocarbons on development of the ascidian Ciona intestinalis type A. Int J Environ Res Public Health. (2020) 17(4). pii: E1340.
  3. Nishikawa A, Hanashima A, Nakayama S, Ogasawara M, Kimura S. Transcripts of the nebulin gene from Ciona heart and their implications for the evolution of nebulin family genes. Gene. (2019) Epub 2019 Aug 2.
  4. Nakayama S, Sekiguchi T, Ogasawara M. Molecular and evolutionary aspects of the protochordate digestive system. Cell Tissue Res. (2019) 377(3):309-320. [REVIEW: Structure, Development and Evolution of the Digestive System (Special Issue)]
  5. Hayashibe M, Nakayama S, Ogasawara M. Shared hemocyte- and intestine-dominant expression profiles of intelectin genes in ascidian Ciona intestinalis: insight into the evolution of the innate immune system in chordates. Cell Tissue Res. (2017) 370(1):129–142.
  6. Nakayama S, Ogasawara M. Compartmentalized expression patterns of pancreatic- and gastric-related genes in the alimentary canal of the ascidian Ciona intestinalis: evolutionary insights into the functional regionality of the gastrointestinal tract in Olfactores. Cell Tissue Res. (2017) 370(1):113–128.
  7. Nakayama S, Satou K, Orito W, Ogasawara M. (2016) Ordered expression pattern of Hox and ParaHox genes along the alimentary canal in the ascidian juvenile. Cell Tissue Res. (2016) 365(1):65-75.
  8. Orito W, Ohhira F, Ogasawara M. Gene expression profiles of FABP genes in protochordates, Ciona intestinalis and Branchiostoma belcheri. Cell Tissue Res. (2015) 362(2):331-345.
  9. Satoh N, Tagawa K, Lowe CJ, Yu JK, Kawashima T, Takahashi H, Ogasawara M, Kirschner M, Hisata K, Su YH, Gerhart J. On a possible evolutionary link of the stomochord of hemichordates to pharyngeal organs of chordates. Genesis. (2014) 52(12):925-934.
  10. Ogasawara M, Sasaki M, Nakazawa N, Nishino A, Okamura Y. Gene expression profile of Ci-VSP in juveniles and adult blood cells of ascidian. Gene Expr Patterns. (2011) 11(3-4):233-238.
  11. Ogasawara M, Satoh N, Shimada Y, Wang Z, Tanaka T, Noji S. Rapid and Stable Buffer Exchange System Using InSitu Chip Suitable for Multi-Color and Large-Scale Whole-Mount Analyses. Dev. Genes Evol. (2006) 216(2):100-104.
  12. Hiruta J, Mazet F, Yasui K, Zhang P, Ogasawara M. Comparative expression analysis of transcription factor genes in the endostyle of invertebrate chordates. Dev Dyn. (2005) 233(3):1031-1037
  13. Ogasawara M, Sasaki A, Metoki H, Shin-i T, Kohara Y, Satoh N and Satou Y. Gene expression profiles in young adult Ciona intestinalis. Dev. Genes Evol. (2002) 212(4):173-185.
  14. Ogasawara M. Overlapping expression of amphioxus homologs of the thyroid transcription factor-1 gene and thyroid peroxidase gene in the endostyle: insight into evolution of the thyroid gland. Dev. Genes Evol. (2000) 210(5):231-242.

学生へのメッセージ

世の中は驚きに満ちあふれている。すべてはうまいメシのために。