宇宙航空環境医学 Vol. 53, No. 4, 89, 2016

2.　メダカは微小重力環境にどのような影響を受け，適応したのか

茶谷　昌宏^1,2，萬徳　晃子²，武山　和弘²，森本　博也²，伊藤　武彦²，谷川　直樹³，久保田　幸治³，鈴木　ひろみ⁴，内田　智子⁴，崎村　徹⁴，谷垣　文章⁵，白川　正輝⁵，高野　吉郎⁶，工藤　明²

¹昭和大学　歯学部歯科薬理科学講座
²東京工業大学大学院　生命理工学研究科
³千代田化工建設株式会社　宇宙ソリューションユニット
⁴日本宇宙フォーラム
⁵宇宙航空研究開発機構 （JAXA）
⁶東京医科歯科大学大学院　生体硬組織再生学講座　硬組織構造生物学分野

How are medaka fish affected and adapted to microgravity?

Masahiro Chatani^1,2, Akiko Mantoku², Kazuhiro Takeyama², Hiroya Morimoto², Takehiko Itoh², Naoki Tanigawa³, Koji Kubota³, Hiromi Suzuki⁴, Satoko Uchida⁴, Toru Sakimura⁴, Fumiaki Tanigaki⁵, Masaki Shirakawa⁵, Yoshiro Takano⁶, Akira Kudo²

¹Department of Pharmacology, School of Dentistry, Showa University
²Graduate School of Bioscience and Biotechnology, Tokyo Institute of Technology
³Chiyoda Corporation
⁴Japan Space Forum
⁵Japan Aerospace Exploration Agency （JAXA）
⁶Section of Biostructural Science, Department of Hard Tissue Engineering, Division of Bio-Matrix, Graduate School, Tokyo Medical and Dental University

ウォルフの法則によれば，骨はそれに加わる力に抵抗するのに最も適した構造を発達させる。すなわち，その環境に適応して骨の構造を変化させると考えられる。しかし重力によって発生する力が骨にどのような影響を与えているのかはまだわかっていない。
　我々の研究チームはメダカを国際宇宙ステーションに打ち上げる実験を2回行った。最初の2012年の実験では2ヶ月間の長期飼育実験を行い，2014年の実験では孵化直後のメダカを生きた状態でジェルの中に包埋し8日間観察した。いずれの実験でも骨関連細胞が特異的に光るトランスジェニックメダカラインを用いており，骨と微小重力の関係について解析した。
　2つの実験では，重力の有無によるそれぞれの「行動変化」が見られた。長期飼育では光を一方向から当て，光が当たる向きを背側とする背向反応によってメダカに上下を与えたが，それとは逆に光に腹側を向けて泳ぐもの，またルーピング行動という回転運動を示すものが現れた。これは水中を泳ぐメダカの三半規管に存在する耳石の重さが無くなり，有毛細胞が耳石の傾きを感知出来なくなったことが原因と考えられる。また，短期観察実験ではジェル内に包埋されたメダカのオリエンテーションに変化が見られた。メダカの咽頭歯部を観察するため，メダカの腹側方向が容器底面に向くように包埋したが，地上群では重力の影響のため斜めを向く個体が現れた。それに対し，宇宙群ではほとんどの個体が腹側方向を保っており，重力がジェル内のメダカの姿勢制御に影響していることを示した。
　このように重力の影響が個体の行動パターンに変化を生じさせた系において，遺伝子，細胞，組織レベルでどのような変化がメダカに生じたのかを議論したい。