なぜ概日リズム中枢はGABA作動性神経細胞から構成されるのか？
| Project/Area Number |
20H03425
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48020:Physiology-related
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| Research Institution | National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
榎木 亮介 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 准教授 (00528341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江川 潔 北海道大学, 医学研究院, 助教 (40450829)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 概日リズム / GABA / 塩素イオン / イメージング / 視交叉上核 / 生物時計 / 光イメージング / 神経細胞 / クロライドイオン / 概日時計 / 神経ネットワーク / カルシウム / クロライド / 神経回路 |
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| Outline of Research at the Start |
私たち哺乳類の概日リズムの中枢は、脳深部にある小さな神経核（視交叉上核）に局在し、他の脳領域や全身にリズム情報を発振して、睡眠覚醒サイクルやホルモン分泌などの約24時間の生理機能を制御している。視交叉上核は約２万個のGABA作動性の神経細胞により構成されるが、「なぜ概日リズム中枢はGABA作動性神経細胞から構成されるのか？」という根源的な問いに対して私達は明確な回答を持ち合わせていない。本研究では、これまで申請者が開発してきた長期/多機能の光イメージング計測を用い、GABA作動性神経細胞が「いつ・どこで・どのように」働くのかを明らかし、概日リズム中枢の神経回路の作動原理を理解することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の概日リズム中枢である視交叉上核が「何故GABA作動性神経細胞で構成されるか」という生理的意義を、光イメージング技術を駆使して解明することを目指して研究を行った。これまでの報告では、GABAは幼弱期の神経細胞では興奮性に働き、生後発達と共に抑制性の作用へと切り替わると言われており、視交叉上核は GABAの応答性が興奮性-抑制性が24時間で変動すると考えられている。GABAの興奮性-抑制性の応答の方向性を決定する主たる要因は、細胞内の塩素イオン(クロライドイオン)であり、視交叉上核ではクロライド濃度が概日変動することで、興奮性と抑制性が切り替わると考えられている。従来の研究は、パッチクランプ計測による1細胞の電気特性の計測に基づいており、多様な細胞種の集団で構成される視交叉上核の神経細胞ネットワークが、どのようにクロライド濃度を24時間スケールで変動させるかは不明であった。
本年度までのイメージング研究の試みにより、遺伝子コード型クロライドセンサーを神経細胞に発現させるためのアデノ随伴ウイルス(AAV)を作成し、視交叉上核の神経細胞における発現と機能確認を行ってきた。長期蛍光イメージング顕微鏡システムにより、視交叉上核の数日間の連続的なタイムラプス計測を行い、クロライドイオン濃度の24時間のリズムを神経細胞ネットワークレベルで観察し、空間的な特徴的なリズム位相パターンを観察することを可能とした。加えて、GABAのClイオンイメージングに精通している分担者の江川潔博士の研究協力のもと、Clイオンの定量的な解析などを行ってきた。さらに、クロライドイオンとカルシウムイオンの同時イメージング計測により"概日クロライドリズム "の位相を決定した。本年度はさらに、細胞内クロライド濃度を決定する主因子である輸送体、調節因子の阻害剤を添加してリズムパターンを計測し、概日クロライドリズムのリズムパラメーターや空間パターンを解析した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(49 results)
