| Project Area | Census-based biomechanism of circuit construction and transition for adaptive brain functions |
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| Project/Area Number |
21H05239
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Osaka University (2022-2024)
University of Tsukuba (2021) |
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Principal Investigator |
堀江 健生 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (10455925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 遼 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (10743346)
佐藤 ゆたか 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40314174)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥88,270,000 (Direct Cost: ¥67,900,000、Indirect Cost: ¥20,370,000)
Fiscal Year 2024: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2021: ¥23,270,000 (Direct Cost: ¥17,900,000、Indirect Cost: ¥5,370,000)
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| Keywords | ホヤ / 神経回路 / シングルセルトランスクリプトーム / 光遺伝学 / バイオインフォマティクス / 適応回路 / 単一細胞トランスクリプトーム解析 / 細胞分化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題ではホヤ幼生の中枢神経系をモデルとして、適応回路を担う神経細胞種をセンサスすることにより、適応回路の基本設計（回路発生・回路構築・回路機能）を1細胞レベルで解明する。そして、ホヤから得られた知見をもとに脊索動物の適応回路の基本設計の構築メカニズムを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、脊索動物の中で最も単純な神経系を持つホヤの幼生をモデルとして、シングルセルトランスクリプトーム（scRNA-seq）解析を駆使し、適応回路を担う神経細胞種をセンサスすることにより、適応回路の基本設計（回路発生・回路構築・回路機能）を解明することを目指した研究である。本年度は回路発生と回路構築に関する研究を行った。
ホヤ幼生の表皮には外界からの刺激を感知する表皮感覚神経細胞が多数存在している。ホヤ幼生には頭部に5種類、尾部に2種類の合計7種類54個の表皮感覚神経細胞が存在することが知られている。このうち尾部に存在するBTNs（ Bipolar Tail Neurons）は双極に軸索を伸ばすという特徴的な形態をしている。単一細胞トランスクリプトーム解析の結果からHNF6が最終分化後のBTNsに強く発現することを明らかにした。HNF6の機能阻害を行ったところBTNsは分化したが、軸索の形成は阻害された。その結果からBTNsの双極に伸びた軸索形成にはHNF6が重要な働きをすることが明らかになった。現在、HNF6の下流で働く遺伝子の同定を進めており、これらに遺伝子の解析からBTNの双極に伸びた軸索形成の分子機構の解明を行うことが出来ると考えている。
ホヤとゼブラフィッシュにおける単一細胞細胞トランスクリプトームデータの種間比較を行うことで、ホヤにおいて脊椎動物の神経堤細胞と神経中胚葉前駆細胞の両方の性質をそなえた細胞をもつことを見出した。脊椎度物らしさを作り出す神経堤細胞と神経中胚葉前駆細胞が脊椎動物の誕生以前に一つの細胞群として存在している可能性が高いことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シングルセルトランスクリプトーム（scRNA-seq）解析を駆使し、適応回路を担う神経細胞種をセンサスすることにより、適応回路の基本設計（回路発生・回路構築・回路機能）を解明することを目指した研究を行っているが、scRNA-seq解析の発生、機能解析だけでなく、回路構築への応用が着実に進んでいるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までにシングルセルトランスクリプトーム（scRNA-seq）解析を適応回路の基本設計（回路発生・回路構築・回路機能）の研究に応用する取り組みは成功しているのでそれを進めて行く。
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