Research Abstract

自由行動マウスの複数組織における時計遺伝子発現のin vivo追跡定量化

In vivo imaging of clock gene expression in multiple tissues of freely moving mice

2016年6月10日 Nature Communications 7 : 11705 doi: 10.1038/ncomms11705

自由行動マウスの複数組織における時計遺伝子発現の<i>in vivo</i>追跡定量化

時計遺伝子は全身の細胞で発現されるが、拘束されていない動物の場合に発現がどのように振動するのかは分かっていない。本論文では、複数の組織の長期間にわたる同時可視化および定量化を可能にするin vivo画像化技術について報告する。我々は二重焦点 3Dトラッキングとシグナル強度キャリブレーションによって標的領域での遺伝子発現を追跡し、嗅球、左右の耳介、大脳皮質、皮膚での時計遺伝子発現に見られる概日リズムを計測した。さらに、実験的外的刺激に応答する遺伝子発現と生理的応答との間の動的関連を記録した。通常の生理学的条件下では、遺伝子発現は全ての組織で同期していることが分かった。また、長時間の光パルスへの応答では、嗅球で他の組織よりも速やかに位相が変化することが観察された。Cry1-/-Cry2-/-の行動リズムが消失しているマウスでは、全ての組織で概日振動が見られなかった。このように、我々の系は無拘束下マウスの多数の組織で時計遺伝子に見られる概日リズムを追跡することに成功した。

本論文はNature Reviews Genetics に Research Highlight として取り上げられました。
Circadian genetics: Tick Tock — keep your eyes on the clock
Research Highlights, Nature Reviews Genetics, Vol. 17, No. 8, 2016

Toshiyuki Hamada, Kenneth Sutherland, Masayori Ishikawa, Naoki Miyamoto, Sato Honma, Hiroki Shirato & Ken-ichi Honma

Corresponding Authors

石川 正純
北海道大学 保健科学研究院 保健科学部門 医用生体理工学分野

本間 研一
北海道大学大学院 医学研究科 時間医学講座

Clock genes are expressed throughout the body, although how they oscillate in unrestrained animals is not known. Here, we show an in vivo imaging technique that enables long-term simultaneous imaging of multiple tissues. We use dual-focal 3D tracking and signal-intensity calibration to follow gene expression in a target area. We measure circadian rhythms of clock genes in the olfactory bulb, right and left ears and cortices, and the skin. In addition, the kinetic relationship between gene expression and physiological responses to experimental cues is monitored. Under stable conditions gene expression is in phase in all tissues. In response to a long-duration light pulse, the olfactory bulb shifts faster than other tissues. In Cry1−/− Cry2−/− arrhythmic mice circadian oscillation is absent in all tissues. Thus, our system successfully tracks circadian rhythms in clock genes in multiple tissues in unrestrained mice.