Elucidation of the biological mechanisms of reef-building coral-dinoflagellates symbiosis using in vitro system

刺胞動物サンゴは褐虫藻と共生関係を成立させ、サンゴ礁という海洋で最も多様な生物群を育む場所を作り上げてきた。けれども近年の地球環境悪化によるサンゴ-褐虫藻共生の破綻 (サンゴの白化) によりサンゴ礁が崩壊しつつある。サンゴ礁を保全し海の生物多様性を維持・回復するにはサンゴ-褐虫藻共生の開始、成立・維持、崩壊の生物学的メカニズムを解明する必要がある。しかし自然のサンゴを対象とした解析は難しく、問題の本質に迫るには実験室内でのin vitro共生系の構築が必須と考えられている。我々は2021年に世界で初めてウスエダミドリイシの幼生から得た細胞を用いたin vitro共生系の確立に成功した。2022年度には、ウスエダミドリイシのプラヌラ幼生を用いた培養細胞系の再構築を行い、複数の培養細胞系を新たに確立した。確立した培養細胞にさまざまな刺激を与え、その時の遺伝子発現変動解析を行なった。さらには培養細胞への遺伝子導入法の検討や褐虫藻のプロテオーム解析も行なった。今後はこれらの研究を引き続き行うことに加え、10x GenomicsのSingle cell RNA-seq法などを用いて1細胞レベルでの遺伝子発現変動を解析する。これにより褐虫藻とウスエダミドリイシが共生関係を成立させる分子メカニズムの解明に迫る。

刺胞動物サンゴは褐虫藻と共生関係を成立させ、サンゴ礁という海洋で最も多様な生物群を育む場所を作り上げてきた。けれども近年の地球環境悪化によるサンゴ-褐虫藻共生の破綻 (サンゴの白化) によりサンゴ礁が崩壊しつつある。サンゴ礁を保全し海の生物多様性を維持・回復するにはサンゴ-褐虫藻共生の開始、成立・維持、崩壊の生物学的メカニズムを解明する必要がある。しかし自然のサンゴを対象とした解析は難しく、問題の本質に迫るには実験室内でのin vitro共生系の構築が必須と考えられている。我々は2021年に世界で初めてウスエダミドリイシの幼生から得た細胞を用いたin vitro共生系の確立に成功した。2022年度には、ウスエダミドリイシのプラヌラ幼生を用いた培養細胞系の再構築を行い、複数の培養細胞系を新たに確立した。確立した培養細胞にさまざまな刺激を与え、その時の遺伝子発現変動解析を行なった。さらには培養細胞への遺伝子導入法の検討や褐虫藻のプロテオーム解析も行なった。今後はこれらの研究を引き続き行うことに加え、10x GenomicsのSingle cell RNA-seq法などを用いて1細胞レベルでの遺伝子発現変動を解析する。これにより褐虫藻とウスエダミドリイシが共生関係を成立させる分子メカニズムの解明に迫る。