【本学研究者情報】

〇生命科学研究科　教授　東谷篤志
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【発表のポイント】

• 宇宙無重力下で生まれ育ったモデル生物線虫 エレガンス^（注１）では、運動性の低下、からだの発育抑制が観察されます。
• 今回の宇宙実験では、新たに神経シナプス伝達^（注２）の低下が示され、刺激を感受する複数のメカノ受容体^（注３）遺伝子の発現も低下していました。
• 加齢個体では宇宙無重力下での運動神経ネットワークの損傷や筋ミトコンドリアの崩壊などの老化ダメージが増加しました。
• これらのダメージは、培養条件にビーズを加えて物理的な刺激を増やすことで改善され、宇宙無重力環境で浮遊により低下する触覚などへの刺激を積極的に維持・介入することの重要性が示唆されました。

【概要】

宇宙の無重力環境では、自重を支える必要がなくなるため、宇宙飛行士や宇宙マウスの実験で、骨や筋肉が急速に萎縮することが報告されています。東北大学大学院生命科学研究科・スペースクロステック研究センター 教授 東谷篤志とJAXA 宇宙環境利用推進センター 研究開発マネージャ 東端晃らの研究グループは、その要因の一つとして宇宙では浮遊することで接触を介した触覚刺激が低下する可能性があることを報告してきました。

今回、研究グループは、モデル生物線虫C. エレガンスを、宇宙無重力下で育て、小さなプラスチックビーズを加え、触覚刺激の効果を調べました。ビーズを入れないで育成した線虫では、これまでと同様に、運動性の低下やからだの発育の抑制が観察され、さらに新たに成長期の個体において神経シナプス伝達の低下、加齢した個体では、老化に伴うダメージの増加が確認されました。一方、培養条件にビーズを加えて物理的な刺激を増やすことでこれらのダメージが抑制されることが分かりました。また遺伝子発現解析から、宇宙無重力下では、接触などの刺激を感受・応答する複数のメカノ受容体遺伝子の発現が低下し、触覚刺激などの入力そのものが減少している可能性が強く示唆されました。本Neural Integration System (NIS) 宇宙実験^（注４）は、国際宇宙ステーション（ISS）「きぼう」日本実験棟において、若田光一宇宙飛行士の操作により実施されました。

本成果は、科学誌FASEB Journalにおいて、2026年6月16日付で掲載されました。

図1. 宇宙無重力下で育成した線虫における神経シナプス伝達活動

A：軌道上の遠心機による人工1G区と無重力（µG）区で育成した線虫における、シナプス小胞輸送関連遺伝子群の発現変動（1G/µG）と、無重力区にビーズを添加して培養した条件での発現変動（µGB/µG）を示す。無重力（µG）では、多くのシナプス小胞輸送関連遺伝子の発現が低下した一方、ビーズ添加条件（µGB）では発現の回復傾向が認められた。寒色は発現低下遺伝子、暖色は発現上昇遺伝子を示す。

B, C：線虫の「脳」に相当する頭部神経環におけるシナプス小胞を、GFP蛍光シグナルとして観察した代表画像（B）および各個体における蛍光シグナル強度の分布（C）を示す。人工1G区では、シグナルが検出限界以下の個体が約4割、弱いシグナルを示す個体が約6割であった。一方、無重力（µG）で育成した線虫では、強いシグナルを示す個体が約3割、弱いシグナルが約5割、残り約1割が検出限界以下であり、シナプス小胞の異常蓄積に伴う神経伝達活動の停滞が示唆された。さらに、ビーズ添加条件（µGB）では、すべての観察個体が弱いシグナルを示し、強いシグナルを示す個体の割合が有意に低下するなど、過剰なシナプス小胞蓄積の改善傾向が認められた。

【用語解説】

注1. 線虫 Caenorhabditis elegans（C. エレガンス）：体長約1 mmの小型の線虫で、飼育が容易で世代時間が短く、ヒトと多くの遺伝子を共有していることから、遺伝子機能解析や老化研究、創薬研究などの分野において世界各国で広く利用されているモデル生物です。これまでに、線虫を用いた研究成果に関連して4件のノーベル賞が授与されています。

注2. 神経シナプス伝達：神経細胞の終末部から、ドーパミン、セロトニン、アセチルコリンなどの神経伝達物質がシナプス小胞からシナプス間隙（細胞間のすき間）へ放出され、それが次の神経細胞や筋肉細胞へ信号として伝わっていく仕組みのことです。

注3. メカノ受容体：物理的な力や圧力を感知し、それを神経信号や生化学的シグナルに変換するセンサータンパク質で、触覚、聴覚、平衡感覚、さらに圧や筋肉の伸びの検知などに関わるイオンチャネル分子です。

注4. Neural Integration System（NIS）宇宙実験：モデル生物線虫を用いて、宇宙の微小重力環境、すなわち力学的な刺激が著しく低下する環境が加齢にどのような影響を与えるかを明らかにすることを目的とした宇宙実験です。神経ネットワーク、筋、ミトコンドリアへの影響を解析し、その知見を宇宙での長期有人活動および超高齢化社会における健康維持に役立てることを目指したJAXAの宇宙ライフサイエンス実験です。
https://humans-in-space.jaxa.jp/kibouser/subject/life/70647.html
https://humans-in-space.jaxa.jp/kibouser/pickout/73464.html

【論文情報】

タイトル：Reduced Mechanical Tactile Stimulation Under Space Microgravity Affects Synaptic Signaling and Contributes to Neuromuscular Aging in Caenorhabditis elegans
著者：Atsushi Higashitani*,Je-Hyun Moon, Jong-In Hwang, Nahoko Higashitani, Toko Hashizume, Ahmad Aisha Abu, Kazuki Ooizumi, Ibuki Sazuka, Yoshimitsu Hashizume, Masumi Umehara, Alfredo V. Alcantara Jr, Ban-seok Kim, Timothy Etheridge, Nathaniel J. Szewczyk, Takaaki Abe, Jin I. Lee, Akira Higashibata
*責任著者：東北大学大学院生命科学研究科・グリーン未来創造機構 スペースクロステック研究センター（兼務）教授　東谷 篤志
掲載誌：The FASEB Journal
DOI：10.1096/fj.202600867RR

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院生命科学研究科
（兼 グリーン未来創造機構 スペースクロステック研究センター）
教授　東谷　篤志
TEL: 022-217-5715
Email: atsushi.higashitani.e7*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院生命科学研究科広報室
高橋　さやか
TEL: 022-217-6193
Email: lifsci-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）