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Imaging of the function of enteric neurons in a simple vertebrate and manipulation of gut movement by using optogenetics

Research Project

Project/Area Number 16K06998
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Neurophysiology / General neuroscience
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

Hatta Kohei  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (40183909)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 二階堂 昌孝  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 准教授 (70344950)
中川 将司  兵庫県立大学, 生命理学研究科, 助教 (00212085)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords光遺伝学 / 腸神経系 / カルシウムイメージング / 咽頭歯 / 平滑筋 / 蠕動運動 / ゼブラフィッシュ / 摂食行動 / 腸神経 / ICC / チャネルロドプシン2 / GCaMP / ライブイメージング / 再生 / コリンアセチルトランスフェラーゼ / GFP / 神経分化 / X線イメージング / 腸 / 蠕動反射 / チャネルロドプシン / 徐波 / SPring-8
Outline of Final Research Achievements

The gut of vertebrate has enteric nervous system (ENS) which is also called the second brain. We developed an experimental system to study development, function and regeneration of ENS in vivo with zebrafish larva.
By labeling ENS in multi-colors, we revealed migration, cell division and neurogenesis from the vagal neural crest in vivo. We performed Ca2+ imaging of enteric neurons, smooth muscles, mucosa, EC cells as well as pace-make cells, and revealed the relationship between the activity of each cell and the gut movement.
We also showed that photo-activation of one to a few cells in the gut expressing ChR2 could activate or arrest various gut movement, for the first time in the vertebrate.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

透明なゼブラフィッシュの幼生を用いて、生きた個体内で腸神経系の発生・機能・再生をライブイメージングによって調べることができる実験系を確立した。また、光遺伝学的手法によって、光で腸の動きを体内で制御することに成功した。これらの成果は、腸の発生と機能をひとつひとつの細胞レベルで解析し、ヒルシュスプルング病や過敏性腸症候群(IBS)など、さまざまな腸の疾病の原因や治療法を明らかにするための基礎を提供する。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Local heat‐shock mediated multi‐color labeling visualizing behaviors of enteric neural crest cells associated with division and neurogenesis in zebrafish gut2019

    • Author(s)
      Kuwata Mai、Nikaido Masataka、Hatta Kohei
    • Journal Title

      Developmental Dynamics

      Volume: ePub Issue: 6 Pages: 437-448

    • DOI

      10.1002/dvdy.36

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Early development of the enteric nervous system visualized by using a new transgenic zebrafish line harboring a regulatory region for choline acetyltransferase a ( chata ) gene2018

    • Author(s)
      Nikaido Masataka、Izumi Saki、Ohnuki Honoka、Takigawa Yuki、Yamasu Kyo、Hatta Kohei
    • Journal Title

      Gene Expression Patterns

      Volume: 28 Pages: 12-21

    • DOI

      10.1016/j.gep.2018.01.003

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] マイクロCTおよびX線ライブ動画の動物学への適用2019

    • Author(s)
      八田公平
    • Organizer
      第90回日本動物学会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の腸組織のカルシウムイメージングと光遺伝学的解析2019

    • Author(s)
      高御堂大慈、西田さやか、兒島 卓也、二階堂 昌孝、川上浩一、岡本 晋一、八田 公平
    • Organizer
      第42回日本神経科学大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca2+ imaging and optogenetic analysis of tissues in the zebrafish gut2019

    • Author(s)
      Daiji Takamido, Sayaka Nishida, Takuya Kojima, Masataka Nikaido, Shin-ichi Okamoto, Koichi Kawakami,Kohei Hatta
    • Organizer
      14th International Zebrafish Conference (Suzhou, China)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼブラフィシュを用いた腸神経細胞除去後の再生機構の解明2019

    • Author(s)
      Maria Ohno, Natsumi Horiuchi, Koichi Kawakami, Masataka Nikaido, Kohei Hatta
    • Organizer
      第52回日本発生生物学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Imaging and optogenetic analysis of the second brain to control gut motility in zebrafish larvae2018

    • Author(s)
      Daiji Takamido, Sayaka Nishida, Takuya Kojima, Masataka Nikaido, Shin-ichi Okamoto, Kohei Hatta
    • Organizer
      CSH Asia meeing on Latest Advances in Development & Function of Neuronal Circuits (Awaji Japan)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of neuronal and non-neuronal cells associated with either peristalsis or slow waves in the zebrafish intestine2018

    • Author(s)
      Daiji Takamido, Sayaka Nishida, Takuya Kojima, Masataka Nikaido, Kohei Hatta
    • Organizer
      13th International Zebrafish Conference (Madison, USA)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼブラフィッシュを用いた腸神経系傷害後の再生機構の解明2018

    • Author(s)
      大野 真理愛、堀内 奈津美、川上浩一、二階堂 昌孝、八田 公平
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca2+ imaging and optogenetic analysis of cells derived from ectodermal, mesodermal and endodermal germ layers in the zebrafish gut.2018

    • Author(s)
      高御堂大慈、西田さやか、兒島 卓也、二階堂 昌孝、川上浩一、岡本 晋一、八田 公平
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュを用いた腸神経系傷害後の再生機構の解明2018

    • Author(s)
      大野 真理愛、堀内 奈津美、川上浩一、二階堂 昌孝、八田 公平
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の単純な腸における徐波と蠕動運動に関連して活動する細胞群の光遺伝学による機能解析2018

    • Author(s)
      八田 公平、兒島 卓也、高御堂 大慈、西田 さやか、二階堂 昌孝、岡本 晋一
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の腸における蠕動運動と徐波に関連して活動する神経および非神経細胞群の同定2018

    • Author(s)
      高御堂 大慈、西田 さやか、兒島 卓也、二階堂 昌孝、岡本 晋一、八田 公平
    • Organizer
      第41回日本神経科学大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] A heat-shock mediated multi-color labeling of the enteric neural crest cells for analyzing the patterns of their migration, division and differentiation in zebrafish gut.2018

    • Author(s)
      Mai Kuwata, Masataka Nikaido, Koichi Kawakami, Kohei Hatta
    • Organizer
      第51回日本発生生物学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca2+-imaging and optogenetic analysis of peristalsis in the simple gut of larval zebrafish2017

    • Author(s)
      八田公平
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ 東京
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Early development of the enteric nervous systems visualized by a transgenic zebrafish line harboring regulatory region for choline acetyltransferase.2017

    • Author(s)
      二階堂昌孝
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ 東京
    • Year and Date
      2017-07-20
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 迷走神経堤の可視化による腸神経分化過程の細胞動態の解明2017

    • Author(s)
      桑田舞
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ 東京
    • Year and Date
      2017-07-20
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Ca2+-imaging and photo-manipulation of the simple gut of zebrafish larvae in vivo2017

    • Author(s)
      八田公平
    • Organizer
      10th European Zebrafish Meeting 欧州セブラフィッシュ発生遺伝学会議
    • Place of Presentation
      ブダペスト、ハンガリー
    • Year and Date
      2017-07-03
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ca2+-imaging and photo-manipulation of the simple gut of zebrafish larvae in vivo2017

    • Author(s)
      八田公平
    • Organizer
      第50回日本発生生物学会
    • Place of Presentation
      船堀タワーホール 東京
    • Year and Date
      2017-05-10
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Ca2+-imaging and photo-manipulation of the simple gut of zebrafish larvae in vivo2017

    • Author(s)
      Shin-ichi Okamoto & ◯Kohei Hatta
    • Organizer
      10th European Zebrafish Meeting, Budapest, Hungary(ポスター)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synchrotron mCT and live-imaging analysis of pharyngeal jaws of ancient fish, arowana, gar, polypterus and lungfish, in feeding.2017

    • Author(s)
      Taiki Komori, Saki Shiomoto, Shota Nomura, Kenta Kuwabara, Tomohiro Inoue, Takanori Ikenaga, Kentaro Uesugi, Masato Hoshino, Masataka Nikaido, Mai Kuwata, Maria Ohno, Mio Aoki, Takuya Kojima, Daiji Takamido, Sayaka Nishida, Miei Honda, and ◯Kohei Hatta
    • Organizer
      The Joint Symposium between The 2nd Brain Research Institute Monash Sunway-University of Toyama International Symposium 富山 (口演)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の単純な腸の生体内カルシウムイメージングと光操作2017

    • Author(s)
      岡本 晋一、 〇八田公平
    • Organizer
      第50回 日本発生生物学会 船堀、東京(口演)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の単純な腸における蠕動運動のCa2+イメージングおよび光遺伝学解析2017

    • Author(s)
      〇八田公平、岡本 晋一
    • Organizer
      第40回 日本神経科学大会(Neurosceince 2017)幕張、東京(口演)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] コリンアセチルトランスフェラーゼ調節領域を使用した遺伝子導入魚による腸神経系の初期発生過程の可視化2017

    • Author(s)
      〇二階堂昌孝、泉早紀、大貫穂乃佳、瀧川雄基、弥益恭、八田公平
    • Organizer
      第40回 日本神経科学大会(Neurosceince 2017)幕張、東京 (口演)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 迷走神経堤の可視化による腸神経分化過程の細胞動態の解明2017

    • Author(s)
      〇桑田舞、八田公平、二階堂昌孝
    • Organizer
      第40回 日本神経科学大会(Neurosceince 2017)幕張、東京 (ポスター)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュを用いた腸神経系傷害後の機能回復機構の解明2017

    • Author(s)
      〇大野 真理愛、堀内 奈津美、二階堂 昌孝、八田 公平
    • Organizer
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017 第40回日本分子生物学会年会)神戸(ポスター)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の単純な腸のカルシウムイメージングと光遺伝学解析2017

    • Author(s)
      本 晋一、高御堂 大慈、西田 さやか、兒島 卓也、二階堂 昌孝、〇八田 公平
    • Organizer
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017 第40回日本分子生物学会年会)神戸(ポスター)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ幼生の腸の運動と関連して活動する細胞の同定2017

    • Author(s)
      〇高御堂 大慈、西田 さやか、兒島 卓也、二階堂 昌孝、岡本 晋一、八田 公平
    • Organizer
      生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017 第40回日本分子生物学会年会)神戸(ポスター)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 2つの脳の作り方:~いろいろな色の光と遺伝子による挑戦~2017

    • Author(s)
      〇桑田舞、大野 真理愛、青木澪、兒島卓也、古森大樹、高御堂大慈、西田さやか、本多美瑛、二階堂昌孝、中川将司、八田公平
    • Organizer
      知の交流シンポジウム 神戸 (ポスター)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 身近にいるエイリアン? 魚がかくし持つ第2のあごのなぞをSPring-8でときあかす2017

    • Author(s)
      〇八田公平、〇古森大樹
    • Organizer
      やさしいサイエンスセミナー 光都オプトピアシアター 赤穂郡 (口演)
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      2017 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2021-01-27  

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