| Project/Area Number |
20659034
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Environmental physiology (including Physical medicine and Nutritional physiology)
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
山中 章弘 生理学研究所, 細胞器官研究系, 准教授 (60323292)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
照井 直人 筑波大学, 人間総合科学研究科, 教授 (40111372)
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| Project Period (FY) |
2008 – 2010
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2010)
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| Budget Amount *help |
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2009: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
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| Keywords | 睡眠覚醒 / 視床下部 / パッチクランプ / 遺伝子改変マウス / メラノプシン / 光感受性タンパク質 / オプトジェネティクス / オレキシン / 緑色蛍光タンパク質 / ナルコレプシー |
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| Research Abstract |
睡眠覚醒調節に重要な役割を担っている、視床下部のオレキシン神経特異的に光感受性電位変換タンパク質であるメラノプシンを発現する遺伝子改変マウスを作成し、その活動を光によって制御することを試みた。オレキシン神経特異的にテトラサイクリントランスアクティベーター(tTA)を発現する遺伝子改変マウスを新たに作成し、tTA依存的にメラノプシンを発現するTet-Oメラノプシンマウスと交配させた。このダブルトランスジェニックマウスの脳では、全オレキシン神経の約85%にメラノプシンの発現が認められた。スライスパッチクランプを用いた解析によって、オレキシン神経活動が光によって活性化されること、またその活性化が持続することを確認した。オレキシン神経にパッチクランプし、対物レンズを介して約1秒間の光照射を行うと1分程度の持続的な活性化が誘導された。またメラノプシンは、チャネルロドプシン等の活性化に必要な光強度の約1/100で十分の活性化が認められた。この結果はメラノプシンを用いたオプトジェネティクスが有用なことを示している。弱い光でも活性化出来る性質により、レーザー光源よりも光強度は弱いが、扱いやすく小型のLEDを用いた光制御の可能性を示唆する結果となった。また、光ファイバーを用いたインビボにおけるオレキシン神経の光刺激では、ノンレム睡眠中のマウスにおいて覚醒を導くことにも成功した。今後はさらに研究を進めて、メラノプシンを活性化するために波長特性や、照射条件などを詳細に決定し、新しい神経活動の光制御法を確立していく。
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