All-Viralなゲノム編集を通じた睡眠量の恒常性を制御する脳領域の解明

• Project/Area Number: 19J00933
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 48010:Anatomy-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 宮脇 健行 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: AAV

Outline of Research at the Start

本研究の目的は、任意の細胞種/脳領域において任意の分子をin vivoノックアウトする系を確立すること（目的１）、そして、睡眠量の維持を担う細胞種/脳領域を同定すること（目的２）である。本目的の実現のため、静脈注射によって全脳に感染するアデノ随伴ウイルスをマウスに投与し、細胞種/脳領域特異的なプロモーターを利用してCas9とガイドRNAを発現させ、各個体の睡眠量を測定する。

Outline of Annual Research Achievements

前年度から引き続き、海外の研究室で研究を行った。本年度は、前年度までに当該研究室に導入した新規ウイルスセロタイプ作成系、およびその発現パターンの評価システムを組み合わせ、新規ウイルスセロタイプが特定の細胞種指向性を持った感染パターンを示すことを確認した。また、このセロタイプと既存のセロタイプを利用して、動物に対して細胞種特異的、かつpostnatalに遺伝学的な操作を加えることに成功した。現在、本セロタイプによる操作の有用性とその限界を様々な評価系によって詳細に検討している。

また、これまではアデノ随伴ウイルスを基にしたウイルスベクターを作成していたが、今年度からはレンチウイルスを基にしたベクターの作成も開始した。レンチウイルスはアデノ随伴ウイルスよりも長い核酸配列を搭載可能であるため、SpCas9等、ゲノム編集に有用な巨大タンパク質を感染した細胞に発現させることが可能である。ただし、アデノ随伴ウイルスとは異なり、レンチウイルスの感染パターンを柔軟に指向進化させるような実験系は未だ確立されていない。

そこで現在、様々な変異を入れたエンベロープタンパク質（ウイルスが感染する細胞種を規定するタンパク質）が持つ感染パターンを一挙に解析できる系の構築に取り組んでいる。今後、安全性審査委員会から変異ウイルス作成の許可が得られ次第、in vitro および in vivoでの感染パターンの評価実験を行う。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Visualization and molecular characterization of whole-brain vascular networks with capillary resolution. (2020)
  • Author(s): Takeyuki Miyawaki,Shota Morikawa,Etsuo A Susaki,Ai Nakashima,Haruki Takeuchi,Shun Yamaguchi,Hiroki R Ueda,Yuji Ikegaya
  • Journal Title: Nature communications Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1104-1104
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14786-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] SeeNet: Hybrid Hydrogel and Tissue Clearing for Molecular and Structural Characterization of Cerebral Vasculature (2019)
  • Author(s): Miyawaki, T., Susaki, A., E., Yamaguchi, S., Ueda, R., U., Ikegaya, Y.
  • Organizer: Society for Neuroscience 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] SeeNet: A Method for Whole-brain Visualization of Molecularly Characterized Vascular Network (2019)
  • Author(s): Miyawaki, T., Susaki, A., E., Yamaguchi, S., Ueda, R., U., Ikegaya, Y.
  • Organizer: Neuro2019
  • Int'l Joint Research
• [Remarks]
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0111_00016.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/topics.html?key=1582856932