Identity and circuit functions of glia engrams
| Project/Area Number |
21H02588
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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 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
長井 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (60892586)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠井 淳司 大阪大学, 大学院薬学研究科, 准教授 (40454649)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | グリア / 脳 / エングラム / アストロサイト / 神経 / 行動 / 回路 |
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| Outline of Research at the Start |
行動変化に伴う神経活動を遺伝学的に標識し、活動パターンを再現する実験系により、行動と神経活動の因果関係が明瞭に検証できるようになった（例：記憶痕跡[エングラム]細胞）。一方、脳において神経回路と交錯して存在するグリアネットワークについては、活動パターンを捕捉し、再現する試みはなされていない。そこで本研究では、「特定の記憶でのみ活性化するグリアエングラムが存在する」という仮説を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アストロサイトは哺乳類の中枢神経系にタイル状に存在するグリア細胞の一種であり、神経回路活動の入出力を制御する細胞として考えられている。しかし、行動中の動物におけるその活動パターン・分布や詳細な機能については未解明な点が多く残されている。本研究課題は，特定の記憶が形成された動物でのみ活性化するアストロサイト活動を補足し、操作することによって、グリアエングラムの存在とその意義を解明することを目的としている。
この目的を達成するために、マウスやウイルスベクターを用いた遺伝学やアストロサイト特異的摂動法を基軸に、全脳イメージングや条件付け記憶アッセイを組み合わせた実験系を用いている。これにより、アストロサイト活動依存的に様々な外来遺伝子（蛍光蛋白質や光・薬理遺伝学プローブなど）を行動パラダイム特異的に発現誘導することができ、アストロサイトの詳細な形態とカルシウム動態の可視化、さらには光遺伝学・薬理遺伝学を駆使しての活動興奮・抑制の誘導などの遺伝学的神経活動操作を行うことが、世界で初めて可能となる。
二年度目にあたる今年度では、昨年度に確立した全脳レベルのアストロサイト活動依存的な外来遺伝子発現誘導系を用いて、行動/状態特異的な全脳アストロサイト活動のマッピング行った。具体的には、恐怖条件づけ記憶の記銘及び想起の過程を伴うマウスモデルを用いた。その結果として、それぞれの行動/状態固有のアストロサイト活動分布が明らかになった。これらの知見は次年度に行うアストロサイト活動の摂動実験による機能解析の重要な基盤となる。
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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
昨年度に確立したウイルス遺伝子工学やイメージングの導入を安定的に稼働させた結果として、計画通り予定された全脳イメージング及びマッピングを終えることができた。さらに、全脳マップデータを取得したのちのインフォマティクス解析手法を用いてメタ解析を導入し、多領域データからより具体的に着目する脳領域を評価する段階まで到達したことから、来年度の摂動実験を行う準備は整ったと判断し、本年度の進捗としては十分であったと評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、今年度に構築した全脳マッピングデータを活用し、全脳および特定領域のグリアエングラム摂動実験を行うことにより、行動時のアストロサイト活動の相関および因果律の解明を目指す。具体的には、薬理遺伝学や細胞特異的な遺伝子ノックアウトを駆使することによって、記憶形成および想起時のアストロサイト活動の回路機能およびメカニズムを解析する。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
